Những điều cần biết về insulin và tuyến tụy

Tuyến tụy và các hormon tuyến tụy

Tuyến tụy hay tụy tạng (pancreas) được cấu tạo từ hai loại tổ chức:

Phần ngoại tiết gồm các túi tuyến tụy (acini) tiết dịch tụy theo ống dẫn tụy đổ vào tá tràng. Phần nội tiết gồm các đảo tụy (hay các đảo Langerhans; islets of Langerhans) tiết hormon (đi trực tiếp vào máu) trong đó có hai hormon quan trọng là insulin và glucagon.

Tuyến tụy của người có đến hàng triệu đảo Langerhans nằm xen kẽ với các túi tuyến tiết dịch tụy. Đường kính các đảo tụy chỉ được tính bằng các đơn vị micron. Các đảo tụy phân bố xung quanh các mao mạch và tiết hormon trực tiếp vào các mao mạch đó.

Đảo tụy có 3 loại tế bào chính là các tế bào alpha, beta và delta. Các tế bào này khác nhau về hình thái và tính chất bắt màu. Tế bào beta (chiếm khoảng 60% số lượng) tiết insulin. Tế bào alpha (khoảng 25%) tiết glucagon. Tế bào beta (khoảng 10%) tiết somatostatin. Các tế bào khác có số lượng rất nhỏ, trong đó tế bào PP tiết pancreatic polypeptide.

Các hormon do từng loại tế bào của đảo tụy tiết ra có tác dụng đến những hormon của tế bào khác: Ví dụ, insulin có khả năng ức chế tiết glucagon, somatostatin ức chế tiết cả insulin và glucagon; ảnh hưởng của insulin đến trao đổi carbohydrate.

Insulin

Insulin được Banting và Best phân lập lần đầu tiên vào năm 1922 là một protein kích thước nhỏ bao gồm hai chuỗi amino acid nối với nhau bằng liên kết disulfide. Nếu hai chuỗi này tách rời nhau cũng là lúc insulin mất hoàn toàn hoạt tính. Insulin của người có khối lượng phân tử 5808.

Cũng như các protein khác, insulin được tổng hợp trong tế bào beta ở đảo tụy bằng bộ máy tổng hợp protein tế bào (bắt đầu bằng quá trình tổng hợp RNA của insulin, dịch mã để tổng hợp các tiền hormone (preprohormone) tại hệ thống lưới nội nguyên sinh, tiếp theo là biến đổi preprohormon hình thành các tiền insulin (preinsulin) sau đó là quá trình hình thành insulin tại bộ máy Golgi. Sau khi được tổng hợp, insulin được “gói” trong các hạt tiết để qua màng tế bào và vào máu. Khoảng 1/6 proinsulin không biến đổi thành insulin. Ở những bệnh nhân tiểu đường do thiếu insulin vẫn có sự hiện diện của proinsulin nhưng không may, nó không thực hiện bù được chứng năng của insulin.

Sau khi vào máu, insulin ở dạng tự do và có thời gian bán phân huỷ trong huyết tương khoảng 6 phút, chính vì vậy, sau khi tiết khoảng 10-15 phút insulin sẽ không còn hiện diện trong máu nữa. Nếu không kết hợp được với các thụ quan (insulin receptor), insulin sẽ bị phân huỷ tại gan và một phần nhỏ tại thận.

Để phát huy được tác dụng với các tế bào đích (target cells), insulin kết hợp với protein receptor trên màng tế bào (có khối lượng phân tử khoảng 300000), sự kết hợp này dẫn đến hoạt hoá hệ thống AMP vòng (CAMP). Ngoài ra insulin còn phát huy tác dụng qua hệ thống tín hiệu thứ hai.

Tác động của insulin đến chức năng dự trữ đường tại gan.

Sau một bữa ăn nhiều tinh bột và đường, hàm lượng glucose trong máu tăng sẽ kích thích tế bào beta của đảo tụy tiết insulin. Insulin sẽ tác động đến các quá trình giữ, dự trữ và sử dụng glucose bởi các loại mô trong cơ thể đặc biệt là tại gan, cơ và mô mỡ.

Khi nồng độ glucose trong máu tăng cao

Sau khi ăn, uống đồ uống có nhiều đường, truyền glucose v.v… glucose sẽ được dự trữ trong gan dưới dạng glycogen. Khi hàm lượng đường trong máu giảm (khi đói, giữa hai bữa ăn…) glycogen sẽ biến đổi trở lại thành glucose để đi vào máu giữ cho lượng đương trong máu (gọi tắt là đường huyết) không hạ quá thấp.

Insulin tác động đến quá trình này như sau:

– Insulin ức chế phosphorylase, một enzyme biến đổi glycogen thành glucose
– Insulin làm tăng cường hấp thu glucose của các tế bào gan thông qua tác động của enzyme glucokinase (enzyme này tăng cường phosphoryl hoá giữ glucose không qua được màng tế bào để đi ra ngoài).
– Tăng cường hoạt tính của enzyme tổng hợp glycogen bao gồm phosphofructokinase dẫn đến giai đoạn hai của quá trình phosphoryl hoá phân tử glucose và glucose synthetase có tác dụng tạo chuỗi từ các monosaccharide để hình thành phân tử glycogen.

Các tác động này làm tăng lượng glycogen dự trữ trong gan (có thể chiếm 5-6% khối lượng của gan hay khoảng lOOgram glycogen).

Khi đường huyết giảm

– Tế bào beta giảm tiết insulin.
– Thiếu insulin sẽ dẫn đến diễn tiến ngược của quá trình trên bao gồm giảm thu nhận glucose và giảm tổng hợp glycogen tại gan.
– Thiếu insulin (song song với tăng glucagon) hoạt hoá phosphorylase có tác dụng chuyển glycogen thành glucose phosphate.
– Enzyme glucose phosphatase xúc tác giải phóng glucose trở lại.

Tác động khác của insulin

Insulin còn có khả năng biến đổi glucose thành các acid béo tại gan. Acid béo sau đó sẽ đến các mô mỡ. Insulin còn ức chế gluconeogenesis bằng cách giảm số lượng và hoạt tính các enzyme cần thiết cho quá trình này hoặc thông qua tác động làm giảm quá trình giải phóng amino acid từ các tế bào cơ và các mô khác ngoài gan dẫn đến giảm lượng tiền chất cho gluconeogonesis.

Ảnh hưởng của insulin đến trao đổi glucose tại cơ

Thiếu insulin và ảnh hưởng đến việc thu nhận và sử dụng glucose của não bộ.
Ảnh hưởng của insulin đến trao đổi carbonhydrate ở các loại tế bào khác.