胰岛素

胰岛素是一种由胰腺内的β细胞产生的肽激素。它负责调节葡萄糖从血液到细胞的运动。它以内分泌方式释放 到血液中。

本文将探讨胰岛素的结构、其合成 和分泌的方式、其对身体的作用以及与其生产过程中的缺陷相关的临床状况。

结构

胰岛素由两条多肽链组成，一条A链和一条B链，通过两个链间二硫桥共价连接。还有第三个链内二硫桥。

作者：CNX OpenStax [CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0)]，来自 Wikimedia Commons

图 1 – 显示胰岛素结构的图表

合成

胰岛素是在朗格汉斯岛的β细胞中合成的。首先，胰岛素 mRNA 被翻译为单链前体，称为前胰岛素原。然后在内质网插入期间，其 N 末端的信号肽被去除。这会产生胰岛素原。

在内质网中，内肽酶切除A 链和 B 链之间的连接肽（c 肽） 。这会将单链分成两条链（A 和 B），并通过二硫桥连接在一起，即生成成熟形式的胰岛素。

等摩尔量的胰岛素和游离c肽在高尔基体中包装成储存囊泡，并在细胞质中积累。

分泌

细胞外液（ECF）中葡萄糖水平的升高刺激胰岛素释放。

葡萄糖通过GLUT2 通道促进扩散转运至 β 细胞。因此，ECF中葡萄糖浓度的升高会导致β细胞中葡萄糖浓度的升高。这会导致ATP 敏感的 K+ 通道膜去极化，打开 Ca2+ 通道，引发钙的流入。

细胞内 Ca 2+的增加通过两阶段过程触发胰岛素释放：

• 边缘化——胰岛素储存囊泡移动到细胞表面的过程
• 胞吐作用 –囊泡膜与质膜融合，释放囊泡的全部内容物
  Prisonblues 英语维基百科 CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]，来自 Wikimedia Commons

  

  图 2 – 显示胰岛素分泌的图表

胰岛素的分泌遵循双相模式——即分两个阶段发生：

• 脉冲释放（快速起效）——短期血糖控制：清除餐后血液中吸收的营养物质。
• 延长释放（更长）——长期释放胰岛素以吸收葡萄糖，例如细胞生长、细胞分裂、刺激蛋白质合成和DNA复制。

作用机制

胰岛素与细胞表面高度特异性的胰岛素受体结合。

该受体是一个二聚体——跨越细胞膜的两个相同的亚基。这 2 个亚基由以下组成：

• 一条α 链（位于细胞膜的外部）
• 一条β 链（以单个片段跨越细胞膜）

它们通过单个二硫键连接。

当检测到胰岛素时，α链会一起移动并折叠在胰岛素周围。这将 β 链移动到一起，使它们成为活性酪氨酸激酶。这会引发磷酸化级联反应，导致GLUT4 表达增加——一种允许葡萄糖摄取的蛋白质通道。结果是细胞对葡萄糖的摄取增加。

整体效果

总的来说，胰岛素可以被认为是“合成代谢”或构建激素——它有助于构建储存化合物的过程，并减少分解这些储存储备的过程。

• 在肌肉和肝脏中，胰岛素增加糖原生成 并减少糖原分解。
• 肝脏糖异生减少
• 肝脏和脂肪组织中的糖酵解增加。
• 肝脏中氨基酸的分解减少。
• 增加肌肉、肝脏和脂肪组织中的氨基酸摄取和蛋白质合成。
• 减少脂肪分解 
• 肝脏和脂肪组织中的脂肪 生成和脂肪酸酯化增加。

胰岛素的控制