Insuline

Insuline is een essentieel hormoon voor alle gewervelde dieren, omdat het de concentratie van glucose in het bloed na voedselinname regelt. Het komt van nature voor in het lichaam, maar de mens is erin geslaagd kunstmatige varianten te ontwikkelen.

Geschreven en geverifieerd door el biólogo Samuel Antonio Sánchez Amador.

Laatste update: 14 mei, 2023

Insuline is een hormoon dat wordt geproduceerd door de alvleesklier en dat verantwoordelijk is voor het reguleren van de hoeveelheid glucose in het bloed. Het is interessant om te weten dat het een polypeptide is — een molecuul dat bestaat uit meer dan 10 aminozuren — dat sterk geconserveerd is bij gewervelde dieren, aangezien volgens wetenschappelijke bronnen (Engelse link) insuline van mens en varken slechts één aminozuur verschilt.

Diabetes, een pathologie die wordt gekenmerkt door te hoge bloedsuikerspiegels, is steeds meer aan de orde van de dag, aangezien de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO – Engelse link) schat dat 1 op de 11 volwassenen eraan lijdt. Deze ziekte, veroorzaakt door het gebrek aan insulineproductie of het misbruik ervan, heeft de prevalentie in de afgelopen 35 jaar bijna verdubbeld.

Structuur van insuline

Zoals we al hebben gezegd, wordt insuline gedefinieerd als een polypeptide van hormonale aard dat bestaat uit 51 aminozuren, de organische basismoleculen van eiwitten. In zijn actieve vorm bestaat het uit twee ketens. Dit zijn de volgende:

1. A-keten: bestaat uit 20 aminozuren.
2. B-keten: opgebouwd uit 31 aminozuren.

Opgemerkt moet worden dat deze ketens met elkaar verbonden zijn door disulfidebruggen (covalente bindingen tussen twee zwavelatomen). Bovendien kan insuline, afhankelijk van het moment, verschillende driedimensionale vormen hebben, aangezien de conformatie in de loop van de tijd verandert.

Wanneer het bijvoorbeeld wordt opgeslagen in bètacellen voor later gebruik, heeft het de vorm van een hexameer dat bestaat uit zes basale insulinemoleculen. Aan de andere kant bestaat de actieve vorm ervan uit het monomere hormoon, dat wil zeggen de dubbele keten die we in de vorige regels hebben beschreven.

Soorten insuline

Stichting Diabetes Onderwijs Online (Spaanse link) laat ons weten dat er meerdere soorten insuline zijn. De categorieën beantwoorden aan de volgende indelingscriteria:

• Begin: hoe lang het duurt voordat ze in actie komen.
• Piek: wanneer ze de maximale impact op het lichaam produceren.
• Duur: tijdelijke actieruimte.
• Concentratie.
• Toedieningsweg: indien onder de huid geïnjecteerd of intraveneus toegediend.

Onder normale fysiologische omstandigheden wordt insuline in twee verschillende patronen uitgescheiden. Eén komt continu voor en staat bekend als een basaal patroon. Het doel van dit mechanisme is om de bloedglucoseconcentraties in nuchtere toestand te houden en is verantwoordelijk voor 50% van de productie van het hormoon gedurende de dag.

Aan de andere kant hebben we het prandiale patroon, dat de secretie van insuline activeert na voedselinname. Volgens de stichting RedGDPS (Spaanse link) kunnen we twee grote groepen insuline onderscheiden volgens het patroon dat tot de synthese heeft geleid. Hieronder beschrijven we deze twee categorieën op algemene wijze.

Basale insulines

Basale insulines worden beschouwd als insulines die de hormonale behoeften tussen maaltijden dekken. Tot deze categorie behoren de insulines detemir, glargine, glargine U-300, degludec en andere biosimilaire-analogen.

Ze verschillen onderling in de manier waarop ze worden verkregen, (met behulp van recombinant-DNA-technieken kunnen ze bijvoorbeeld worden gesynthetiseerd uit bacteriën of gisten) , het begin van de werking, de maximale piek en de maximale duur. Er wordt echter naar gestreefd dat ze in de loop van de tijd een vlakke en aanhoudende actie (Spaanse link) hebben.

Prandiale insulines

Prandiale insulines zijn kortwerkend en hebben tot doel het normale fysiologische patroon na te bootsen na het eten van voedsel dat rijk is aan koolhydraten. Binnen deze categorie kunnen we bijvoorbeeld snelle insuline vinden, die na toediening binnen 30 minuten begint te werken, zijn piekactiviteit tussen 2 en 4 uur vertoont en de maximale duur 6 uur is.

In een andere subcategorie bevinden zich ultrasnelle analogen (Spaanse link), waar we de variaties lispro, aspart en glulisine kunnen opsommen. Deze moleculen zijn gewijzigd wat betreft de volgorde van aminozuren in de ketens, aangezien er wordt gestreefd naar een grotere snelheid in fysiologische processen.

In deze gevallen begint de werking na 5-15 minuten, de maximale piek treedt op tussen 30 en 90 minuten en het effect duurt niet langer dan 4 uur. Daarom hebben deze analogen van humane insuline een sneller en korter werkingspatroon.

Het is noodzakelijk om te benadrukken dat er ook een derde groep is: voorgemengde insulines. Ze bieden zowel een basale als een prandiale component in een vaste combinatie.

De rol van insuline op glucose

Glucose is een monosaccharide bestaande uit zes koolstofatomen en is de vorm van suiker die vrij voorkomt in fruit en honing. Onder normale omstandigheden levert het 3,75 kilocalorieën per gram op.

Opgemerkt moet worden dat dit een koolhydraat van essentieel belang is, aangezien het in zijn gecombineerde vorm de meest voorkomende organische verbinding in de natuur is. Het is het hoofdbestanddeel van complexe polymeren zoals zetmeel, een koolhydraat dat voorkomt in granen, aardappelen, zuivelproducten en maïs.

Daarom is het niet verwonderlijk dat glucose direct de primaire brandstof is voor alle menselijke lichaamsweefsels, zoals geciteerd door de National University of Distance Education (UNED – Spaanse ink). De hersenen gebruiken 25% van de totale ingenomen glucose, maar omdat ze dit niet efficiënt kunnen opslaan, moet er altijd een constante en gecontroleerde toevoer zijn.

Hier komt insuline om de hoek kijken, het anabole hormoon bij uitstek, dat ervoor zorgt dat cellen over de nodige glucose kunnen beschikken.

Werkingsmechanisme

Insuline wordt gesynthetiseerd in de bètacellen van de alvleesklier – gelegen in de eilandjes van Langerhans – en de afgifte ervan is afhankelijk van verschillende factoren, zowel exogeen als endogeen. Sommigen van hen kunnen de inname van eiwitten of koolhydraten of de concentratie van groeihormoon zijn.

In deze bètacellen wordt insuline gesynthetiseerd uit pro-insuline (Spaanse link), een eiwitketen die bestaat uit 81 aminozuren. Verschillende enzymen zijn verantwoordelijk voor het splitsen van peptide C, een keten van 30 aminozuren die keten A en B scheidt. Deze chemische reactie geeft aanleiding tot het actieve insulinemolecuul, dat klaar is om te werken.

Op een eenvoudige en snelle manier uitgelegd, fungeert dit hormoon als een sleutel, die zich bindt aan specifieke celreceptoren en glucose in de cel toelaat door transporterkanalen te openen.

Functies van insuline

Zoals we in voorgaande regels hebben kunnen zien, is de belangrijkste functie van insuline om cellen in staat te stellen glucose op te nemen. Door glycolyse en cellulaire ademhaling verkrijgen weefsels energie in de vorm van ATP om hun relevante functies uit te voeren.

Volgens de Spaanse Diabetes Federatie (FEDE – Spaanse link) kunnen we de functies van insuline op de volgende punten samenvatten:

• Stimuleert de glycogenese: dat wil zeggen, het bevordert de anabole route die aanleiding geeft tot glycogeen uit glucose. Dit vindt plaats in de lever, omdat overtollige glucose die via de voeding wordt ingenomen, hier wordt opgeslagen in de vorm van glycogeen.
• Remt glycogenolyse: beperkt het proces in tegenstelling tot het eerder beschreven proces, dat wil zeggen de katabole route die glycogeen afbreekt tot glucose. Dit wordt verklaard wanneer er overvloedig glucose in het bloed is en er niet meer nodig is.
• Bevordert glycolyse: bevordert het metabolische proces dat wordt uitgevoerd in het celcytoplasma, waardoor energie wordt verkregen uit de oxidatie van glucose.
• Verhoogt het glucosetransport: in skeletspieren en vetweefsel.
• Andere functies: verhoogt de natriumretentie in de nieren, bevordert de synthese van triglyceriden en stimuleert de eiwitsynthese.

De termen insuline en cellulair metabolisme zijn gecorreleerd. De glycogeenreserves in de lever zijn van essentieel belang voor het fysiologisch functioneren van de mens, want als we een tijdje geen voedsel hebben ingenomen, geeft deze verbinding ons de nodige energie voor vitale processen.

Suikerziekte en insuline

We kunnen dit artikel niet sluiten zonder speciaal melding te maken van diabetes, een chronische ziekte die optreedt wanneer de alvleesklier niet genoeg insuline aanmaakt of wanneer het lichaam de insuline die het produceert niet effectief gebruikt.

De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO – Spaanse link) geeft ons een reeks zeer interessante gegevens over deze pathologie:

• In 2014 waren er wereldwijd naar schatting 422 miljoen mensen met diabetes, in vergelijking met de 108 miljoen die in 1980 werden geregistreerd.
• Tussen 2000 en 2016 is het aantal sterfgevallen als gevolg van vroegtijdige diabetes met 5% gestegen.
• Diabetes kan ernstige ziektebeelden veroorzaken, zoals blindheid, nierfalen, hartinfarct, beroerte en amputatie van ledematen.
• Men schat dat diabetes in 2016 de directe oorzaak was van meer dan 1,6 miljoen sterfgevallen.

Deze prevalentie benadrukt natuurlijk de noodzaak om precies de mechanismen van insuline en de behoeften van elke diabetespatiënt te kennen. Opgemerkt moet worden dat er twee soorten diabetes zijn, waarbij de meerderheid van de getroffen volwassenen type 2 is, dat wil zeggen dat hun lichaam insuline niet effectief gebruikt.

Toch is, zoals aangegeven door de National Library of Medicine van de Verenigde Staten (Engelse link), de injectie van menselijke insuline bedacht met als doel de bloedglucosespiegels bij diabetespatiënten onder controle te houden. Daarom is deze pathologie onder controle zolang de getroffen persoon de relevante behandeling kan veroorloven.

Een essentieel hormoon

Zoals we hebben gezien, is insuline een hormoon dat van essentieel belang is voor de stofwisselingsroutes van de mens. Hierdoor worden de bloedglucosewaarden onder controle gehouden, een monosaccharide die ongetwijfeld de belangrijkste brandstof is voor alle cellulaire processen.

In zijn natuurlijke vorm bestaat het als een productie van de pancreas, maar mensen hebben ook vormen van kunstmatige productie ontwikkeld om diabetische pathologie aan te pakken. De link met het metabolisme laat zien hoe eenvoudig het is om het gebruik ervan te reguleren.