Інсулін - гормон пептидної (білкової) природи, який виробляється в-клітинами острівців Лангерганса підшлункової залози.
У свою чергу підшлункова залоза в організмі тварини виконує як екзокринну функцію (виділяє ферменти в просвіт 12перстной кишки для перетравлення компонентів їжі), так і ендоркінную (виділення гормонів, зокрема інсуліну).
Острівці Лангерганса (ендокринна частина підшлункової залози) займають лише близько 10% від загальної площі підшлункової залози.
Гормон інсулін бере участь в першу чергу в регуляції вуглеводного обміну в організмі, зокрема контролює рівень глюкози в крові, будучи «провідником» глюкози в клітини. У нормі після прийняття їжі, при підвищенні рівня глюкози в крові, в-клітини під впливом глюкози, починають виділяти інсулін, який взаємодіє з глюкозою і потім рецепторами клітин тканин, після чого глюкоза надходить в клітку, де і використовується в якості основного енергетичного матеріалу. При нестачі інсуліну або неможливості його проникнення в клітини, настає стан, який характеризується як цукровий діабет.
Молекулярно інсулін складається з амінокислотних залишків, розташованих в певній послідовності, яка і визначає підбір екзогенного інсуліну при лікуванні діабету. Так кішкам краще підходить бичачий інсулін, а собакам свіной.Помімо того, інсулін володіє анаболічним ефектом, гальмує розщеплення жиру і бере участь в процесі синтезу білка для потреб організму і побудови м'язів.
Заслуга за визначенням точної послідовності амінокислот, молекули інсуліну належить британському молекулярному біологу Фредеріку Сенгеру . Інсулін став першим білком, для якого була повністю визначена первинна структура . За виконану роботу в 1958 році він був удостоєний Нобелівської премії з хімії. А через майже 40 років Дороті Кроуфут Годжкін за допомогою методу рентгенівської дифракції визначила просторову будову молекули інсуліну. Її роботи також відзначені Нобелівською премією.
В 1869 році в Берліні 22-річний студент-медик Пауль Лангерганс , Вивчаючи за допомогою мікроскопа будова підшлункової залози, звернув увагу на раніше невідомі клітини, які були розподілені по всій залозі. Призначення цих клітин було не зрозуміло, їх назвали острівці «Лангерганса». Пізніше Едуад Лагус показав, що в них утворюється секрет, який грає роль в регуляції травлення.
В 1889 році німецький фізіолог Оскар Мінковські , Поставив експеримент, в якому справив видалення залози у здорової собаки. Через кілька днів, помічник Мінковські, який стежив за лабораторними тваринами, звернув увагу на велику кількість мух, які зліталися на сечу піддослідного собаки. Дослідивши сечу, він виявив, що собака з сечею виділяє цукор . Це було перше спостереження, що дозволило зв'язати роботу підшлункової залози і цукровий діабет .
В 1900 році Леонід Васильович Соболєв експериментально виявив, що після перев'язки проток підшлункової залози залозиста тканина атрофується, а острівці Лангерганса зберігаються. Досліди проводилися в лабораторії Івана Петровича Павлова . Оскільки активність острівцевих клітин зберігається, діабет при цьому не виникає. Ці результати поряд з фактом зміни острівців у хворих на діабет дозволили Соболєву зробити висновок, що острівці Лангерганса необхідні для регуляції вуглеводного обміну. Крім того, Соболєв запропонував використовувати залозу новонароджених тварин для виділення речовини, що володіє протидіабетичну дію. Методи виділення активного гормонального речовини з підшлункової залози, запропоновані і опубліковані Соболєвим, були використані в 1921 р Бантінгом і Бестом в Канаді без посилання на Соболєва.
У наступні два десятиліття були зроблені кілька спроб виділити острівцевий секрет як потенційні ліки.
Практично виділити інсулін вдалося групі вчених з Торонто (вчений Фредерік Бантінг і його асистент Чарльз Бест). Метод полягав в лигирование протоки підшлункової залози і виділення інсуліну після загибелі залізистої частини. Виділений білок знижував рівень цукру в крові після введення його тварині без підшлункової залози. Перша назва інсуліну було Айлетін. Метод виділення інсулін виявився довгим і трудомістким, тому було прийнято рішення спробувати виділити інсулін з підшлункової залози плодів телят, що істотно полегшило отримання інсуліну. Отриманий білок вимагав певну ступінь очищення, яку розробив біохімік Джеймс Колліпом. Після чого було проведено ряд успішних експериментів по введенню інсуліну. У 1922 році вперше інсулін був введений людині - хлопчикові Леонарду Томпсону, який страждає на цукровий діабет. На жаль досвід став невдалим через розвитку алергічної реакції. Що вказувало на необхідність поліпшення ступеня очищення препарату. Через кілька днів досвід повторили, він виявився успішним. Надалі треба налагодити промисловий спосіб отримання інсуліну.
Фредерік Бантінг став володарем Нобелівської премії з фізіології і медицині в 1923 р Промислове комерційне виробництво інсулінів під торговою маркою Ілетін було розпочато в 1923 році фармацевтичною компанією Eli Lilly and Company.
Промислові інсуліни на сьогоднішній день відрізняються тривалістю дії після введення в організм, їх підрозділяють на коротку тривалість, середнього та тривалої дії, також виділяють змішані інсуліни. Промисловий інсулін досить "тендітна субстанція", він чутливий до високих і низьких температур (ідеальне зберігання в холодильнику), до струшуванні, термін придатності відкритого флакона, за умов правильного зберігання, становить 28-30 днів. Правильне введення інсуліну заставу дейсвія препарату, інсуліни, за винятком препаратів короткої дії, повинні вводиться безпосередньо під шкіру (НЕ під шкіру) спеціальними інсуліновими шприцами. Короткі інсуліни можна вводити як підшкірно, так і внутрішньовенно / внутрішньом'язово. Дані препарати використовуються в основновном для стабілізації загального стану в умовах стаціонарного лікування (наприклад при екстреної допомоги тваринам з діабетичним кетоацидозом), під контролем лікаря.
Для синтезування інсуліну в в-клітці острівця Лангерганса необхідно підвищення рівня глюкози в крові, яка з білком переносником надходить в в-клітини. Після чого, починається синтез препроінсуліну - неактивного інсуліну, який в ряді біохімічних реакцій стає активним гормоном. Викид інсуліну з в-клітин здійснюється під дією кальцію і кальцієвих каналів в-клітин. У нормі виділення інсуліну відбувається постійно протягом доби, приблизно, раз в 15 хвилин.
На концентрацію і дію інсуліну впливає безліч факторів - гормон глюкагон знижує синтез інсуліну (виробляється в а-клітинах острівців Лангерганса) і підвищується його синтез при зниженні інсуліну в крові; "Стресові" гормони (адреналін, кортизол) - нейтралізують дію інсуліну, також як і прогестерон, тиреоїднігормони і соматотропний гормон. При ожирінні інсулін з глюкозою не може проникнути в клітину, що призводить до підвищення його синтезу в в-клітинах і підвищення глюкози в крові. В цьому випадку поступово відбувається розвиток инсулинонезависимого цукрового діабету (в 90% хворіють кішки із загального числа кішок з діагнозом ЦД). Важкі інфекційні, онкологічні захворювання, також можуть призводити до інсулінорезистентності та підвищення рівня глюкози в крові. Панкреатит, амілоїдоз, тривалий стан інсулінорезистентності можуть призводити до «пошкодження» острівців Лангерганса, втрати в-клітин, відсутності вироблення інсуліну і як наслідок до виникнення інсулінозалежного цукрового діабету (в 90% випадків зустрічається у собак). В цьому випадку для лікування цукрового діабету необхідне введення екзогенного інсуліну довічно.
острівцевий амілоїдоз
На жаль навіть наявність великої кількості промислових препаратів інсуліну, тривалість життя тварин страждають СД набагато менше, як правило це пов'язано з виникненням ускладнень ЦД. Введення екзогенного інсуліну, на жаль, не повністю імітує викид інсуліну самої підшлунковою залозою. Останнім часом, активно ведуться роботи по трансплантації острівців підшлункової залози, що дозволить відмовитися від введення екзогенного інсуліну, знизити кількість ускладнень ЦД і поліпшити якість життя хворих собак і кішок.
З повагою ВЦ "Алден-вет"
