Схема действия инсулина на клетку

После взаимодействия инсулина с рецептором в клетку внедряется гормонорецепторный комплекс. Этот процесс включает инвагинацию участка мембраны, где происходит кластеризация инсулинорецепторного комплекса, и образование пиноцитотического пузырька, который отщепляется от мембраны и поступает внутрь клетки (интернализация в эндоцитотические пузырьки). Процесс этот энергозависим, и количество поглощенного гормонорецепторного комплекса пропорционально количеству инсулина, связанного с плазматической мембраной. Это свидетельствует о том, что комплексирование является определяющим и контролирующим моментом данного процесса. Обычно эндоцитотический пузырек соединяется с эндосомами, где комплекс подвергается ацидофикации, под влиянием чего инсулинорецепторный комплекс диссоциируется и большинство инсулиновых рецепторов возвращается на плазматическую мембрану клетки. Исследованиями, выполненными в 80-х годах, было показано, что большая часть инсулина транспортируется в лизосомы, располагающиеся в комплексе Гольджи, где осуществляется его деградация. Наличие различных пептидных транспортеров в мембране клетки позволяет молекуле инсулина (или ее фрагментам) проходить через мембрану эндоцитотических пузырьков и перемещаться в цитозоль клетки. Считается, что инсулин может разрушаться в цитозоле или дальше перемещаться в другие пространственные образования клетки (пероксисомы, ядро клетки). После диссоциации рецептор возвращается на мембрану клетки, а инсулин активирует процессы дефосфорилирования ядерных белков, изменяет обмен мРНК, приводя к увеличению синтеза белков и другим «поздним» эффектам биологического действия инсулина. По современным представлениям, в деградации инсулина принимают участие два фермента: а) глютатион-инсулинтрансгидрогеназа или белковая дисульфидная изомераза и б) инсулиндеградирующий фермент, который раньше называли инсулиназой. Процесс рециркуляции инсулиновых рецепторов, транслокация и циркуляция белков-переносчиков глюкозы имеют много общих черт. В частности, для перемещения этих субстратов в обоих направлениях требуется определенное количество энергии, полный цикл рециркуляции занимает 5−10 мин, а интенсивность этих процессов уменьшается при понижении температуры инкубационной среды.

Деградация связанного с рецептором гормона и индуцированное инсулином снижение концентрации рецепторов (так называемый феномен регулируемого понижения — down regulation) являются взаимосвязанными процессами. Существует состояние динамического равновесия между скоростью внедрения инсулинорецепторных комплексов, их деградацией и рециркуляцией, повторным включением в структуру мембраны, а также скоростью их синтеза. Это подтверждается тем фактом, что концентрация инсулина, необходимая для начала снижения концентрации рецепторов, обратно пропорциональна величине и скорости внедрения гормона в клетку. Инсулин осуществляет утилизацию, метаболизм и «складирование» поступающих в организм пищевых продуктов. Он также участвует в процессах роста и дифференцировки тканей, проявляет анаболическое действие и антикатаболические свойства в отношении углеводов, жиров и аминокислот. Снижение секреции инсулина и его концентрации в крови приводит к мобилизации энергии из депо (печень, мышцы, жировая ткань). Ниже представлены основные биологические эффекты инсулина.

Углеводный обмен:

Увеличение утилизации глюкозы мышцами и жировой тканью.

Увеличение синтеза гликогена печенью и мышцами.

Повышение фосфорилирования глюкозы.

Усиление гликолиза.

Уменьшение глюконеогенеза.

Уменьшение гликогенолиза.

Жировой обмен:

Повышение липогенеза.

Повышение активности липопротеиновой липазы.

Увеличение синтеза жирных кислот.

Увеличение образования глицеринфосфата.

Увеличение эстерификации жирных кислот в триглицериды.

Уменьшение липолиза.

Уменьшение кетогенеза.

Белковый обмен:

Увеличение анаболизма белка.

Увеличение поглощения аминокислот.

Увеличение синтеза белка.

Уменьшение катаболизма белка.

Обмен нуклеиновых кислот:

Увеличение синтеза нуклеиновых кислот.

Увеличение поглощения нуклеиновых кислот.

Увеличение синтеза РНК.

Увеличение синтеза ДНК. ость пиноцитоза в клетке.