هرمون الانسولين

أحد الهرمونات البروتينية يفرز من خلايا α من البنكرياس ليحافظ على توازن مستوى الجلوكوز في الدم (100 – 80 مليجرام/ 100 ملليمتر) وذلك بمشاركة عدد من الهرمونات الاخرى كهرمون الجلوكاجون والاسترويدات السكرية وهرمون النمو وهرمون الأبينفرين وربما غيرها. يتراوح نصف عمر (t1/2) هرمون الانسولين حوالي 4 دقائق.

من أهم وظائف هذا الهرمون أنه يعمل على تخفيض مستوى الجلوكوز في الدم إذا زاد عن مستواه الطبيعي وذلك بإحالة الجلوكوز من الدم إلى الكبد ليتم تخزينه في شكل جلايكوجين حتى يحتاجه الجسم وهي الوظيفة المعاكسة لهرمون الجلوكاجون كما سيتم معرفته.

يعتمد الإنسان والحيوانات أحادية المعدة كبير على هذين الهرمونين في تنظيم مستوى الجلوكوز المصدر الرئيسي للطاقة بينما يلعبان دوراً أقل أهمية في المجترات لأنها تعتمد على الأحماض الدهنية المتطايرة كمصدر رئيسي في حصولها على الطاقة.

التركيب الكيميائي:

يتم تصنيع هرمون الانسولين داخل خلايا α من خلال مراحل يمكن تلخيصها كالتالي (شكل 1):

* تستجيب الخلية لتصنيع الانسولين عندما يزداد مستوى الجلوكوز: في الدم الذي بدوره يعمل على تحفيز تكوين m-RNA من النواة.

* نتيجة لهذه العملية تقوم الشبكة الاندوبلازمية الخشنة بتصنيع المكون الاولى لهرمون الانسولين وهو pre-pro-insulin.

*  يتحول (Pre-pro-insulin) إلى (Pro-Insulin) بوزن جزيئي حوالي 9000 داخل الشبكة، ويتكون pro – insulin من ثلاثة سلاسل:

* سلسلة A وتنتهي بمجموعة الكاربوكسيل.

* سلسلة B وتنتهي بمجموعة الامين.

* سلسلة C.

* يتعرض (Pro – Insulin) داخل الشبكة الخشنة إلى مجموعة من الانزيمات للتخلص من سلسلة C ويتم تحويله إلى هرمون الانسولين النشط محتوياً على السلسلتين B,A بوزن جزيئي حوالي 5700 في الانسان ويتم تخزينه في جهاز جولجي حتى الحاجة إليه.

يحتوي الانسولين المتكون على 51 حامضاً أمينياً متبقية من اجمالي 84 حامض أميني في شكل سلسلتين (الشكل 1):

1- سلسلة A: تحتوي على 21 حامضاً أمينياً (من 64 إلى 84) مع وجود رابطتين كبريتية مزدوجة.

2- سلسلة B: تحتوي على 30 حامضاً أمينياً (من 1 إلى 30) مع وجود رابطتين كبريتية مزدوجة خاملة.

وظيفة الانسولين:

يمتلك الانسولين مقدرة حيوية فائقة للتأثير على معظم خلايا الجسم من خلال دوره في تنظيم السكريات والبروتين والدهن.

أ) أيض السكريات:

يعمل هرمون الانسولين على تحفيز وتنشيط عملية تخزين الجلوكوز في شكل جلايكوجين خاصة في الكبد والعضلات والانسجة الدهنية ومن الخلايا التي يؤثر عليها الأنسولين في استخلاص الجلوكوز هي:

* الخلايا العضلية الهيكلية

* الخلايا العضلية الناعمة.

* الخلايا العضلية القلبية.

* الأنسجة الدهنية.

* خلايا الدم البيضاء.

أما خلايا التي لا يؤثر عليها الانسولين في استخلاص الجلوكوز:

* الخلايا العصبية.

* الخلايا الطلائية المعوية.

* خلايا الدم الحمراء.

* خلايا الانبيبيات الكلويه.

* الكبد.

ب) أيض الدهون:

زيادة الانسولين في الدم تعمل على تحويل الأحماض الدهنية الحرة إلى أحماض دهنية متعادلة في النسيج الدهني بالإضافة إلى أنه يثبط عملية هدم الأنسجة الدهنية إلى دهن واحماض دهنية. كما أنه يزيد من تصنيع الاحماض الدهنية في الكبد.

ج) أيض البروتين:

يعتبر هرمون الانسولين من الهرمونات التي تساعد على عملية البناء وذلك بتحويل وإدخال الأحماض الامينية إلى بروتين بالإضافة إلى دوره في تثبيط تحويل البروتين إلى أحماض أمينية.

زيادة الجلوكوز في الدم ينجم عنها زيادة في إفراز هرمون الانسولين الذي  بدوره يعمل على تحويل الجلوكوز إلى دهن ليتم تخزينه في النسيج الدهني وإلى جلايكوجين في الكبد والعضلات. بينما النقص في هرمون الانسولين يعمل على هدم الدهن إلى أحماض دهنية والبروتينات إلى أحماض أمينية والجلايكوجين إلى جلوكوز محدثاً بذلك زيادة في تكوين الاجسام الكيتونية التي يزداد تركيزها  في الدم ويزيد من إخراجها في البول من خلال الكلية التي عادة ما تكون مصحوبة بزيادة في تركيز الجلوكوز (glucose) وتعدد مرات التبول (Polyueea) والاملاح وكذلك المركبات النيتروجينية. وهذا ما ينتج عنه ما يسمى بمرض السكري (Diabetes Mellitus).

شكل 1: التركيب الكيميائي لهرمون الانسولين.

آلية عمل الهرمون:

بالرغم إن آلية عمل كل الهرمونات البروتينية تتم من خلال تنشيط C-AMP من خلال المستقبلات الموجودة على غشاء الخلية بما فيها هرمون الجلوكاجون إلا أن طريقة عمل هرمون الأنسولين لم يتم تحديدها بشكل واضح. هناك 3 نظريات اقترحت لتفسير الآلية التي يعمل بها هذا الهرمون وجميعها لم تستبعد دور C-AMP.

النظرية الاولى :

تقترح هذه النظرية أن هرمون الأنسولين يزيد من نشاط C-AMP الذي بدوره يعمل على تثبيط الأنزيمات المشجعة لتحلل الجلايكوجين وتنشيط إنزيمات أخرى مشجعة لتكوين الجلايكوجين.

النظرية الثانية:

تقترح أن احد وحدات (Subunits) الهرمون (ألفا أو بيتا) ربما تدخل الخلية وتشجع ترجمة تكوين الأنزيمات المحفزة لتكوين الجلايكوجين.

النظرية الثالثة:

تقترح أن الأنسولين ربما بسبب في تكوين ساعي ثاني غير C-AMP ربما يكون G-AMP ليعمل على تنشيط عملية تكوين الجلايكوجين.

حديثاً تم تحديد نوع المستقبل الذي من خلاله تتم آلية عمل الانسولين على الخلية (الشكل 1) وهي كالتالي:

شكل 1: آلية عمل هرمون الانسولين

يتكون المستقبل الخاص بهرمون الأنسولين من وحدتين ألفا (α) مرتبطتان كبريتية مزدوجة. كل واحد منها يرتبط برابطة كبريتية مزدوجة أخرى مع وحدة B من الغشاء الخلوي.

هناك وحدتان بيتا (B) يتخللان غشاء الخلية (من الطرف الخارجي إلى الطرف الداخلي) كل واحدة منها مربوطة مع (ألفا) برابطة كبريتية مزدوجة.

تحتوي وحدات بيتا على إنزيم يسمى (Tyrosin – Kinase) يتم تنشيطه بعد ارتباط الأنسولين بمستقبله على وحدتي (ألفا). ارتباط الأنسولين بوحدة (ألفا) ينجم عنه فسفرة الوحدة (بيتا) التي تقوم بدورها فسفرة مجموعات البروتين التي تعمل على إنجاز مهمة الانسولين داخل الخلية ومن أهم هذه البروتينات المتكونة هو الانزيم Insulin Receptor Substrate-1, IRS-1

آلية تنظيم إفراز الهرمون:

هناك العديد من العوامل تنظيم إفراز هرمون الانسولين منها المنشطة لإفرازه ومنها المثبطة له:

1- العوامل المنشطة لإفراز الهرمون.

* زيادة مستوى الجلوكوز في الدم.

* زيادة الأماض الامينية في الدم.

* زيادة الاحماض الدهنية خاصة دورات السلسلة الطويلة.

* الهرمونات المعدية ــ المعوية خاصة "الجاسترين" و "السكرتين" والكولي سيستوكينين (CCK) وغيرها..

* الناقل الكيميائي الأستيل كولين.

* هرمون الجلوكاجون.

2- العوامل المثبطة لإفراز الهرمون:

* السوماتوستاتين.

* الابنيفرين.

* النورأبينفرين.

المصدر

القماطي ، احمد المجدوب (2005) . الغدد الصم وهرموناتها . كلية الزراعة . جامعة الفاتح .