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胰島素

胰島素是一種蛋白質類激素,體內胰島素是由胰島β細胞分泌的。 在人體十二指腸旁邊, 有一條長形的器官, 叫做胰腺。 在胰腺中散佈著許許多多的細胞群, 叫做胰島。 胰島素是由胰島β細胞受內源性或外源性物質如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸、胰高血糖素等的激動而分泌的一種蛋白質激素。

結構

不同種族動物(人、牛、羊、豬等)的胰島素功能大體相同, 成分稍有差異。 圖中為人胰島素化學結構。 胰島素由A、B兩個肽鏈組成。 人胰島素(InsulinHuman)A鏈有11種21個氨基酸, B鏈有15種30個氨基酸, 共16種51個氨基酸組成。 其中A7(Cys)-B7(Cys)、A20(Cys)-B19(Cys)四個半胱氨酸中的巰基形成兩個二硫鍵,

使A、B兩鏈連接起來。 此外A鏈中A6(Cys)與A11(Cys)之間也存在一個二硫鍵。

性質

化學本質:蛋白質

分子式:C257H383N65O77S6

分子量:5807.69

性狀:白色或類白色的結晶粉末

熔點:233℃(分解)

比旋度:-64°±8°(C=2,0.003mol/LNaOH)

溶解性:在水、乙醇、氯仿或乙醚中幾乎不溶;在礦酸(無機酸)或氫氧化堿溶液中易溶

酸鹼性:兩性, 等電點pI5.35-5.45

胰島素的存放方法:

胰島素須保存在10℃以下的冷藏器內, 在2℃~8℃溫度的冰箱中可保持活性不變2~3年, 即使已部分抽吸使用的胰島素也是如此。 使用時, 溫度不超過30℃和大於2℃的地方均可, 但必須避開陽光, 以防失效。

正在使用中的胰島素, 只要放在室內陰涼處就可以了。 開瓶使用中的瓶裝胰島素可以放在冰箱的冷藏室中, 保存約3個月。 使用中的胰島素筆芯不要和胰島素筆一起放回冷藏室中,

可隨身攜帶保存4周。

混濁型胰島素若是被震搖幾個小時或是沒有適當保存時便可能會形成團塊, 這時胰島素就應該丟棄。

來源

胰島素是一種蛋白質類激素,體內胰島素是由胰島β細胞分泌的。 在人體十二指腸旁邊, 有一條長形的器官, 叫做胰腺。 在胰腺中散佈著許許多多的細胞群, 叫做胰島。 胰島素是由胰島β細胞受內源性或外源性物質如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸、胰高血糖素等的激動而分泌的一種蛋白質激素。

胰島素合成的控制基因在第11對染色體短臂上。 基因正常則生成的胰島素結構是正常的;若基因突變則生成的胰島素結構是不正常的, 為變異胰島素。 在β細胞的細胞核中,

第11對染色體短臂上胰島素基因區DNA向mRNA轉錄, mRNA從細胞核移向細胞漿的內質網, 轉譯成由105個氨基酸殘基構成的前胰島素原。 前胰島素原經過蛋白水解作用除其前肽, 生成86個氨基酸組成的長肽鏈——胰島素原(Proinsulin)。 胰島素原隨細胞漿中的微泡進入高爾基體, 經蛋白水解酶的作用, 切去31、32、60三個精氨酸連接的鏈, 斷鏈生成沒有作用的C肽, 同時生成胰島素, 分泌到B細胞外, 進入血液迴圈中。 未經過蛋白酶水解的胰島素原, 一小部分隨著胰島素進入血液迴圈, 胰島素原的生物活性僅有胰島素的5%。

胰島素半衰期為5-15分鐘。 在肝臟, 先將胰島素分子中的二硫鍵還原, 產生游離的AB鏈, 再在胰島素酶作用下水解成為氨基酸而滅活。

胰島β細胞中儲備胰島素約200U,

每天分泌約40U。 空腹時, 血漿胰島素濃度是5~15μU/mL。 進餐後血漿胰島素水準可增加5~10倍。 體內胰島素的生物合成速度主要受以下因素影響:

(一)血漿葡萄糖濃度是影響胰島素分泌的最重要因素。 口服或靜脈注射葡萄糖後, 胰島素釋放呈兩相反應。 早期快速相, 門靜脈血漿中胰島素在2分鐘內即達到最高值, 隨即迅速下降;延遲緩慢相, 10分鐘後血漿胰島素水準又逐漸上升, 一直延續1小時以上。 早期快速相顯示葡萄糖促使儲存的胰島素釋放, 延遲緩慢相顯示胰島素的合成和胰島素原轉變的胰島素。

(二)進食含蛋白質較多的食物後, 血液中氨基酸濃度升高, 胰島素分泌也增加。 精氨酸、賴氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸均有較強的刺激胰島素分泌的作用。

(三)進餐後胃腸道激素增加, 可促進胰島素分泌如胃泌素、胰泌素、胃抑肽、腸血管活性肽都刺激胰島素分泌。

(四)自由神經功能狀態可影響胰島素分泌。 迷走神經興奮時促進胰島素分泌;交感神經興奮時則抑制胰島素分泌。

胰島素是與C肽以相等分子分泌進入血液的。 臨床上使用胰島素治療的病人, 血清中存在胰島素抗體, 影響放射免疫方法測定血胰島素水準, 在這種情況下可通過測定血漿C肽水準, 來瞭解內源性胰島素分泌狀態。

作用

〖藥理作用〗

治療糖尿病、消耗性疾病。

〖生理作用〗

胰島素是機體內唯一降低血糖的激素, 也是唯一同時促進糖原、脂肪、蛋白質合成的激素。 作用機理屬於受體酪氨酸激酶機制。

(一) 調節糖代謝

胰島素能促進全身組織對葡萄糖的攝取和利用,並抑制糖原的分解和糖原異生,因此,胰島素有降低血糖的作用。胰島素分泌過多時,血糖下降迅速,腦組織受影響最大,可出現驚厥、昏迷,甚至引起胰島素休克。相反,胰島素分泌不足或胰島素受體缺乏常導致血糖升高;若超過腎糖閾,則糖從尿中排出,引起糖尿;同時由於血液成份中改變(含有過量的葡萄糖),亦導致高血壓、冠心病和視網膜血管病等病變。胰島素降血糖是多方面作用的結果:

(1)促進肌肉、脂肪組織等處的靶細胞細胞膜載體將血液中的葡萄糖轉運入細胞。

(2)通過共價修飾增強磷酸二酯酶活性、降低cAMP水準、升高cGMP濃度,從而使糖原合成酶活性增加、磷酸化酶活性降低,加速糖原合成、抑制糖原分解。

(3)通過啟動丙酮酸脫氫酶磷酸酶而使丙酮酸脫氫酶啟動,加速丙酮酸氧化為乙醯輔酶A,加快糖的有氧氧化。

(4)通過抑制PEP羧激酶的合成以及減少糖異生的原料,抑制糖異生。

(5)抑制脂肪組織內的激素敏感性脂肪酶,減緩脂肪動員,使組織利用葡萄糖增加。

(二)調節脂肪代謝

胰島素能促進脂肪的合成與貯存,使血中游離脂肪酸減少,同時抑制脂肪的分解氧化。胰島素缺乏可造成脂肪代謝紊亂,脂肪貯存減少,分解加強,血脂升高,久之可引起動脈硬化,進而導致心腦血管的嚴重疾患;與此同時,由於脂肪分解加強,生成大量酮體,出現酮症酸中毒。

(三)調節蛋白質代謝

胰島素一方面促進細胞對氨基酸的攝取和蛋白質的合成,一方面抑制蛋白質的分解,因而有利於生長。腺垂體生長激素的促蛋白質合成作用,必須有胰島素的存在才能表現出來。因此,對於生長來說,胰島素也是不可缺少的激素之一。

(四)其它功能

胰島素可促進鉀離子和鎂離子穿過細胞膜進入細胞內;可促進去氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)及三磷酸腺苷(ATP)的合成。

(五)胰島素如何混用

由於短效胰島素、NPH這兩種胰島素可以混合使用,從而縮減了注射次數。

早晨注射短效胰島素可以控制早餐後血糖,後一部分藥效參與滿足基礎胰島素需求。

由於NPH作用時間較長,峰值時間達4~10小時,因此可以覆蓋基礎階段和午餐。通常在晚餐時間第二次注射短效和NPH胰島素。

和早晨一樣,短效胰島素用以覆蓋晚餐,NPH胰島素用來維持夜間基礎胰島素水準。

胰島素分類

胰島素在胰島B細胞中合成。胰島素合成的控制基因在第11對染色體短臂上。基因正常則生成的胰島素結構是正常的;若基因突變則生成的胰島素結構是不正常的,為變異胰島素。在B細胞的細胞核中,第11對染色體短臂上胰島素基因區DNA向mRNA轉錄,mRNA從細胞核移向細胞漿的內質網,轉譯成氨基酸相連的長肽——前胰島素原,前胰島素原經過蛋白水解作用除其前肽,生成胰島素原。胰島素原隨細胞漿中的微泡進入高爾基體,由86個氨基酸組成的長肽鏈——胰島素原在高爾基體中經蛋白酶水解生成胰島素及C肽,分泌到B細胞外,進入血液迴圈中。未經過蛋白酶水解的胰島素原,一小部分隨著胰島素進入血液迴圈,胰島素原的生物活性僅及胰島素的5%。

胰島素的分子量5700,由兩條氨基酸肽鏈組成。A鏈有21個氨基酸,B鏈有30個氨基酸。A-B鏈之間有兩處二硫鍵相連。胰島B細胞中儲備胰島素約200U,每天分泌約40U。空腹時,血漿胰島素濃度是5~15μU/mL。進餐後血漿胰島素水準可增加5~10倍。胰島素的生物合成速度受血漿葡萄糖濃度的影響,當血糖濃度升高時,B細胞中胰島素原含量增加,胰島素合成加速。

胰島素是與C肽以相等分子分泌進入血液的。臨床上使用胰島素治療的病人,血清中存在胰島素抗體,影響放射免疫方法測定血胰島素水準,在這種情況下可通過測定血漿C肽水準,來瞭解內源性胰島素分泌狀態。

影響胰島素分泌的因素

體內胰島素的分泌主要受以下因素影響:

(1)血糖濃度是影響胰島素分泌的最重要因素。口服或靜脈注射葡萄糖後,胰島素釋放呈兩相反應。早期快速相,門靜脈血漿中胰島素在2分鐘內即達到最高值,隨即迅速下降;延遲緩慢相,10分鐘後血漿胰島素水準又逐漸上升,一直延續1小時以上。早期快速相顯示葡萄糖促使儲存的胰島素釋放,延遲緩慢相顯示胰島素的合成和胰島素原轉變的胰島素。而深海胰島復活組合實為一種改善改善胰島功能,輔助調節體內碳水化合物代謝的提純物質。

(2)進食含蛋白質較多的食物後,血液中氨基酸濃度升高,胰島素分泌也增加。精氨酸、賴氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸均有較強的刺激胰島素分泌的作用。

(3)進餐後胃腸道激素增加,可促進胰島素分泌如胃泌素、胰泌素、胃抑肽、腸血管活性肽都刺激胰島素分泌。

(4)自由神經功能狀態可影響胰島素分泌。迷走神經興奮時促進胰島素分泌;交感神經興奮時則抑制胰島素分泌。

(一) 調節糖代謝

胰島素能促進全身組織對葡萄糖的攝取和利用,並抑制糖原的分解和糖原異生,因此,胰島素有降低血糖的作用。胰島素分泌過多時,血糖下降迅速,腦組織受影響最大,可出現驚厥、昏迷,甚至引起胰島素休克。相反,胰島素分泌不足或胰島素受體缺乏常導致血糖升高;若超過腎糖閾,則糖從尿中排出,引起糖尿;同時由於血液成份中改變(含有過量的葡萄糖),亦導致高血壓、冠心病和視網膜血管病等病變。胰島素降血糖是多方面作用的結果:

(1)促進肌肉、脂肪組織等處的靶細胞細胞膜載體將血液中的葡萄糖轉運入細胞。

(2)通過共價修飾增強磷酸二酯酶活性、降低cAMP水準、升高cGMP濃度,從而使糖原合成酶活性增加、磷酸化酶活性降低,加速糖原合成、抑制糖原分解。

(3)通過啟動丙酮酸脫氫酶磷酸酶而使丙酮酸脫氫酶啟動,加速丙酮酸氧化為乙醯輔酶A,加快糖的有氧氧化。

(4)通過抑制PEP羧激酶的合成以及減少糖異生的原料,抑制糖異生。

(5)抑制脂肪組織內的激素敏感性脂肪酶,減緩脂肪動員,使組織利用葡萄糖增加。

(二)調節脂肪代謝

胰島素能促進脂肪的合成與貯存,使血中游離脂肪酸減少,同時抑制脂肪的分解氧化。胰島素缺乏可造成脂肪代謝紊亂,脂肪貯存減少,分解加強,血脂升高,久之可引起動脈硬化,進而導致心腦血管的嚴重疾患;與此同時,由於脂肪分解加強,生成大量酮體,出現酮症酸中毒。

(三)調節蛋白質代謝

胰島素一方面促進細胞對氨基酸的攝取和蛋白質的合成,一方面抑制蛋白質的分解,因而有利於生長。腺垂體生長激素的促蛋白質合成作用,必須有胰島素的存在才能表現出來。因此,對於生長來說,胰島素也是不可缺少的激素之一。

(四)其它功能

胰島素可促進鉀離子和鎂離子穿過細胞膜進入細胞內;可促進去氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)及三磷酸腺苷(ATP)的合成。

(五)胰島素如何混用

由於短效胰島素、NPH這兩種胰島素可以混合使用,從而縮減了注射次數。

早晨注射短效胰島素可以控制早餐後血糖,後一部分藥效參與滿足基礎胰島素需求。

由於NPH作用時間較長,峰值時間達4~10小時,因此可以覆蓋基礎階段和午餐。通常在晚餐時間第二次注射短效和NPH胰島素。

和早晨一樣,短效胰島素用以覆蓋晚餐,NPH胰島素用來維持夜間基礎胰島素水準。

胰島素分類

胰島素在胰島B細胞中合成。胰島素合成的控制基因在第11對染色體短臂上。基因正常則生成的胰島素結構是正常的;若基因突變則生成的胰島素結構是不正常的,為變異胰島素。在B細胞的細胞核中,第11對染色體短臂上胰島素基因區DNA向mRNA轉錄,mRNA從細胞核移向細胞漿的內質網,轉譯成氨基酸相連的長肽——前胰島素原,前胰島素原經過蛋白水解作用除其前肽,生成胰島素原。胰島素原隨細胞漿中的微泡進入高爾基體,由86個氨基酸組成的長肽鏈——胰島素原在高爾基體中經蛋白酶水解生成胰島素及C肽,分泌到B細胞外,進入血液迴圈中。未經過蛋白酶水解的胰島素原,一小部分隨著胰島素進入血液迴圈,胰島素原的生物活性僅及胰島素的5%。

胰島素的分子量5700,由兩條氨基酸肽鏈組成。A鏈有21個氨基酸,B鏈有30個氨基酸。A-B鏈之間有兩處二硫鍵相連。胰島B細胞中儲備胰島素約200U,每天分泌約40U。空腹時,血漿胰島素濃度是5~15μU/mL。進餐後血漿胰島素水準可增加5~10倍。胰島素的生物合成速度受血漿葡萄糖濃度的影響,當血糖濃度升高時,B細胞中胰島素原含量增加,胰島素合成加速。

胰島素是與C肽以相等分子分泌進入血液的。臨床上使用胰島素治療的病人,血清中存在胰島素抗體,影響放射免疫方法測定血胰島素水準,在這種情況下可通過測定血漿C肽水準,來瞭解內源性胰島素分泌狀態。

影響胰島素分泌的因素

體內胰島素的分泌主要受以下因素影響:

(1)血糖濃度是影響胰島素分泌的最重要因素。口服或靜脈注射葡萄糖後,胰島素釋放呈兩相反應。早期快速相,門靜脈血漿中胰島素在2分鐘內即達到最高值,隨即迅速下降;延遲緩慢相,10分鐘後血漿胰島素水準又逐漸上升,一直延續1小時以上。早期快速相顯示葡萄糖促使儲存的胰島素釋放,延遲緩慢相顯示胰島素的合成和胰島素原轉變的胰島素。而深海胰島復活組合實為一種改善改善胰島功能,輔助調節體內碳水化合物代謝的提純物質。

(2)進食含蛋白質較多的食物後,血液中氨基酸濃度升高,胰島素分泌也增加。精氨酸、賴氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸均有較強的刺激胰島素分泌的作用。

(3)進餐後胃腸道激素增加,可促進胰島素分泌如胃泌素、胰泌素、胃抑肽、腸血管活性肽都刺激胰島素分泌。

(4)自由神經功能狀態可影響胰島素分泌。迷走神經興奮時促進胰島素分泌;交感神經興奮時則抑制胰島素分泌。

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