Úloha inzulínu

Slinivka břišní je nejčastěji spojována s produkcí trávicích enzymů. Produkuje však i velice důležitý hormon inzulín, který v těle ovlivňuje velké množství reakcí. Inzulín se tvoří ve slinivce, speciálně v buňkách Langerhansových ostrůvků. Rozlišujeme 3 typy buněk označované A, B a C.

Buňky typu A produkují hormon glukagon a jejich podíl činí asi 25 %. Tento hormon se produkuje především při hladovění a podporuje přeměnu jaterního glykogenu na glukózu. Dále stimuluje rozklad svalových bílkovin na jednotlivé aminokyseliny a jejich přeměnu na glukózu a v neposlední řadě i uvolňování a rozklad tuků z tukové tkáně za současného uvolnění glycerolu. Tento je pak opět přeměňován na glukózu. Velmi zjednodušeně řečeno, glukagon má za úkol zásobovat krev glukózou v době hladovění a zajistit její fyziologickou rovnováhu v krvi v době, kdy ji tělo nemůže získávat z potravy.

Buňky typu B produkují hormon inzulín a jejich podíl činí 60 %. Úloha inzulínu je opačná, to znamená, že zajišťuje snížení obsahu glukózy v krvi při jejím zvýšení nad fyziologickou hodnotu a její ukládání v těle. Jeho účinkem dochází ke zvýšenému příjmu glukózy, především do svalových buněk, podporuje odbourávání glukózy v těchto buňkách jednak na laktát, nebo přímo na vodu a oxid uhličitý.

V játrech naopak inzulín podporuje syntézu jaterního glykogenu. Po jídle při zvýšení obsahu glukózy v krvi podporuje syntézu svalových bílkovin a taktéž tvorbu tuků a jejich ukládání do tukových tkání. Při nadměrném příjmu cukrů v potravě se překročí kapacita pro tvorbu a ukládání jaterního glykogenu a játra nemají kam další glukózu uložit. Proto se začne glukóza přeměňovat na mastné kyseliny a ty jsou transportovány do tukových tkání.  Zde jsou ukládány ve formě tuků. Za této situace inzulín výrazně tlumí odbourávání tuků v těchto tkáních a proto dochází pří přejídání sladkostmi i k ukládání zejména podkožního tuku.

Inzulín také podporuje příjem draselných iontů do buněk. Proti účinku inzulínu působí zejména hormony kůry nadledvinek adrenalín a noradrenalín. Jenom pro úplnost je třeba dodat, že svalová práce zvyšuje až 10x rychlost přenosu glukózy do svalu, a to i při tak malém množství přítomného inzulínu, které by vůbec transport glukózy do svalových buněk nestimulovalo. Proč k tomuto ději dochází, zatím biochemici nedokáží spolehlivě vysvětlit.

 
Ve slinivce je obsaženo asi 6 až 10 mg inzulínu, přičemž přibližně 2 mg se ho v průběhu celého dne uvolňuje. Pokud se injekčně do těla vpraví 4 μg inzulínu na 1 kg hmotnosti člověka, klesne glykémie asi na polovinu. Systém likvidující jeho aktivitu působí velice rychle. Inzulín vylučovaný do krve bezprostředně po jídle je aktivní asi 8 až 15 minut a je postupně odbouráván v játrech a ledvinách na neaktivní fragmenty. Zajímavý je poznatek, že při celkově nižším obsahu inzulínu v krvi (v časovém úseku nejméně 2 hodiny po jídle, tedy v období stabilizované glykémie ve fyziologickém rozmezí) zůstává molekula inzulínu aktivní 30 až 35 minut.

Hlavním podnětem pro uvolňování inzulínu je zvýšený obsah glukózy v krvi. Jeho uvolňování stimulují některé hormony produkované trávicím ústrojím (gastrin, pankreozymin, sekretin a látka podobná glukagonu), aminokyseliny lyzin, arginin a leucin, hormony produkované hypofýzou i některými steroidními hormony. Sekreci inzulínu zvýší i nárazové zvýšení obsahu draslíku v mimobuněčných tekutinách. V neposlední řadě stimuluje uvolňování i glukagon, avšak jeho působení se omezuje pouze na tkáň slinivky.

Ve zbývajících buňkách Langerhansových ostrůvků, v buňkách typu C, vzniká somatostatin. Tento hormon působí proti účinku jak glukagonu, tak i inzulínu. Jeho úloha tedy spočívá v omezování využití živin vstřebaných z trávicího ústrojí. Tento hormon snižuje i vylučování trávicích šťáv a tím zpřístupňování živin pro jejich vstřebávání. V posledních letech zaznamenáváme snahu některých výzkumných týmů využít účinků tohoto hormonu při léčbě obezity.

Mechanismus působení inzulínu

Inzulín patří do skupiny peptidových hormonů a je tvořen z 51 aminokyselin. Fyziologická aktivita inzulínu spočívá v jeho vazbě na vnější stranu buněčné membrány, čímž dochází uvnitř buňky k určitým změnám a aktivují se procesy rychlejšího přenosu glukózy a aminokyselin dovnitř buňky. Jinými slovy, inzulín výrazně zvyšuje propustnost buněčných membrán pro glukózu a aminokyseliny. Pokud buňka vyžaduje dodávku energie, inzulín podporuje spalování glukózy na vodu a oxid uhličitý, přičemž buňka získává energii. Je-li však energetických zásob uvnitř buňky dostatek, podporuje naopak inzulín tvorbu zásobních tuků a svalového glykogenu. Inzulín však není schopen do buněk pronikat, jeho účinek na procesy uvnitř buňky je tedy zprostředkován receptorem, který je zakotvený v buněčné membráně. Pro funkci tohoto receptoru je důležitá přítomnost kationtu trojmocného chrómu vázaného do speciálního komplexu. Připojením tohoto komplexu na receptor dochází k jeho aktivaci a tím se vytvoří podmínky pro možnost následného připojení inzulínu na tento receptor. Inzulín zajišťuje konstantní hladinu glukózy v krvi.

Při nedostatku cukru v krvi je brzděna sekrece inzulínu, naopak při nadbytku glukózy v krvi je sekrece inzulínu zvýšena. Intenzita vylučování inzulínu buňkami B se řídí obsahem glukózy v tekutině, která obklopuje tyto buňky. Sekreci inzulínu zvyšují také hormony zažívacího traktu. Aktivní inzulín má poločas rozpadu 10 až 35 minut v závislosti na celkovém obsahu inzulínu v krvi. Inaktivace probíhá v játrech a klíčovou sloučeninou pro inaktivaci inzulínu je glutathion.

Inzulín podporuje vstup glukózy do tkání, u jater naopak brzdí její vylučování do krve (působí proti rozkladu glykogenu). Pokud se vlivem zvýšené fyzické námahy vytvoří ve svalech více kyseliny mléčné, podporuje inzulín její transport do jater a její přeměnu na glukózu a jaterní glykogen. V tukové tkáni inzulín brzdí rozklad tuků a uvolňování mastných kyselin do krve. Naopak, při nadbytku glukózy podporuje přeměnu cukru na tuk, zejména v játrech.

Na tomto místě je třeba zdůraznit, že zvýšení hladiny cukru v krvi je spíše důsledek poruchy regulace. Pokud periferní tkáně z nějakého důvodu (například slabší účinek inzulínu) nejsou schopny přijmout nabízenou glukózu z krve, vede to ke zvýšení její koncentrace v krvi. Tělo na tuto situaci reaguje zvýšeným vylučováním glukózy ledvinami a to si vyžaduje současné vylučování vody. Proto se u diabetiků projevuje významně zvýšená potřeba tekutin (projevy žízně) a jejich moč je sladká.

Inzulín je odpovědný za nadváhu

Hlavní funkcí inzulínu není snižovat hladinu cukru v krvi, ale vytvářet energetické zásoby těla. Stimuluje tedy procesy vedoucí k syntéze a ukládání tuků příp. glykogenu. Snižování koncentrace cukru v krvi je jen přímým důsledkem jeho hlavní funkce. Aby mohly buňky vytvářet zásobní tuk, musí si zajistit dostatečný přísun stavebních látek. Právě krevní cukr glukóza je základní stavební látkou, ze které si nakonec buňky zásobní tuk vytvoří. Čím aktivnější je molekula inzulínu vůči svému receptoru, tím rychleji snižuje koncentraci cukru v krvi. Ovšem o intenzitě tvorby zásobního tuku rozhoduje počet molekul inzulínu kolujících v krvi.

Jak ovlivňuje počet molekul inzulínu tvorbu tuků lze ukázat na tomto jednoduchém příkladu. Po jídle naroste v krvi koncentrace cukru a na jeho zpracování je potřeba například 100 molekul inzulínu, přičemž každá molekula musí pracovat na 100 %. Pokud budou molekuly inzulínu "líné" a budou pracovat jen na 50 %, musí slinivka do krve poslat dalších 100 molekul inzulínu, aby tělo dosáhlo zpracování krevního cukru ve stejném čase. 200 molekul inzulínu ale způsobí, že tělo bude mít tendenci vytvořit 2 x více zásobního tuku, než v prvním případě. Jedná se o velice zjednodušený příklad, ale v principu takto nějak inzulín v těle funguje, co se týče tvorby zásobního tuku. O tom, jak aktivní bude molekula inzulínu rozhoduje přítomnost dostatečného množství GTF faktoru. Pokud je GTF faktoru v těle málo, molekuly inzulínu nemohou dosáhnout své maximální možné aktivity a tento snížený výkon pak musí slinivka kompenzovat vylučováním většího počtu molekul inzulínu do krve. Každý nárazový vysoký příjem cukru v potravě pak vede k situaci, kdy v krvi musí kolovat větší počet molekul inzulínu a na problém s nadváhou je "zaděláno".