इंसुलिन संश्लेषण, स्राव और विनियमन

इंसुलिन प्रमुख ग्लूकोज-कम करने वाला हार्मोन है, जो अग्नाशयी बीटा कोशिकाओं द्वारा निर्मित और जारी किया जाता है। यह पहले एक अग्रदूत, प्रीप्रोइंसुलिन के रूप में संश्लेषित होता है, फिर प्रोइंसुलिन के माध्यम से परिपक्व इंसुलिन में संसाधित होता है और स्रावी कणिकाओं में संग्रहीत होता है। जब रक्त शर्करा बढ़ती है, तो बीटा कोशिकाएं इसे अपने चयापचय के माध्यम से महसूस करती हैं और इंसुलिन को कसकर विनियमित, द्वि-चरणीय तरीके से जारी करती हैं, जो आंत के हार्मोन द्वारा प्रवर्धित होती है और तंत्रिका तंत्र द्वारा संशोधित होती है।

Definition

इंसुलिन संश्लेषण और स्राव वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा अग्नाशयी बीटा कोशिकाएं अपने अग्रदूतों से इंसुलिन का उत्पादन करती हैं और पोषक तत्व, हार्मोनल और तंत्रिका संकेतों, मुख्य रूप से रक्त शर्करा में वृद्धि के जवाब में इसे परिसंचरण में छोड़ती हैं।

Scope

यह विषय इंसुलिन के जैवसंश्लेषण और प्रसंस्करण (प्रीप्रोइंसुलिन, प्रोइंसुलिन, सी-पेप्टाइड, परिपक्व इंसुलिन), ग्लूकोज-उत्तेजित इंसुलिन स्राव की क्रियाविधि जिसमें ट्रिगरिंग और प्रवर्धित मार्ग शामिल हैं, स्राव का द्वि-चरणीय पैटर्न, और स्राव के हार्मोनल और तंत्रिका नियामक जैसे कि इंक्रेटीन शामिल हैं। यह सामान्य बीटा-कोशिका शरीर क्रिया विज्ञान का एक संदर्भ-शैक्षणिक विवरण है और नैदानिक या खुराक संबंधी मार्गदर्शन नहीं देता है।

Core questions

• इंसुलिन का संश्लेषण और प्रीप्रोइंसुलिन से परिपक्व हार्मोन तक कैसे संसाधित होता है?
• बीटा कोशिकाएं ग्लूकोज को कैसे महसूस करती हैं और उस संकेत को इंसुलिन रिलीज में कैसे परिवर्तित करती हैं?
• स्राव के ट्रिगरिंग मार्ग को प्रवर्धित मार्ग से क्या अलग करता है?
• इंसुलिन स्राव द्वि-चरणीय क्यों होता है, और वह पैटर्न क्या दर्शाता है?
• इंक्रेटीन हार्मोन और तंत्रिका तंत्र इंसुलिन स्राव को कैसे नियंत्रित करते हैं?

Key concepts

• प्रीप्रोइंसुलिन और प्रोइंसुलिन
• सी-पेप्टाइड
• एटीपी-संवेदनशील पोटेशियम चैनल
• ग्लूकोज-उत्तेजित इंसुलिन स्राव
• ट्रिगरिंग और प्रवर्धित मार्ग
• द्वि-चरणीय इंसुलिन रिलीज
• इंक्रेटीन प्रभाव (जीएलपी-1, जीआईपी)

Key theories

ग्लूकोज-उत्तेजित इंसुलिन स्राव के ट्रिगरिंग और प्रवर्धित मार्ग

ग्लूकोज चयापचय बीटा-कोशिका एटीपी/एडीपी अनुपात को बढ़ाता है, एटीपी-संवेदनशील पोटेशियम चैनलों को बंद करता है, कोशिका को विध्रुवित करता है, और वोल्टेज-गेटेड कैल्शियम चैनलों को खोलता है (ट्रिगरिंग मार्ग); एक समानांतर प्रवर्धित मार्ग तब एक दिए गए कैल्शियम संकेत के लिए स्राव को बढ़ाता है, साथ में इंसुलिन रिलीज की मात्रा और समय-सीमा को आकार देता है।

Mechanisms

इंसुलिन प्रीप्रोइंसुलिन के रूप में संश्लेषित होता है, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम में प्रोइंसुलिन में क्लीव किया जाता है, और स्रावी कणिकाओं में परिपक्व इंसुलिन और सी-पेप्टाइड में संसाधित होता है, जो सह-स्रावित होते हैं। बीटा कोशिका में प्रवेश करने वाला ग्लूकोज चयापचय होता है, जिससे एटीपी/एडीपी अनुपात बढ़ता है; यह एटीपी-संवेदनशील पोटेशियम चैनलों को बंद कर देता है, झिल्ली को विध्रुवित करता है, और वोल्टेज-गेटेड कैल्शियम चैनलों को खोलता है, और परिणामस्वरूप कैल्शियम का प्रवाह कणिका एक्सोसाइटोसिस को ट्रिगर करता है। एक समानांतर प्रवर्धित (चयापचय) मार्ग एक दिए गए कैल्शियम संकेत के लिए स्रावी प्रतिक्रिया को बढ़ाता है। स्राव द्वि-चरणीय होता है, जिसमें आसानी से जारी होने वाले कणिका पूल से एक तीव्र पहला चरण होता है जिसके बाद एक निरंतर दूसरा चरण होता है। इंक्रेटीन हार्मोन जैसे जीएलपी-1 और जीआईपी, जो खाने के बाद आंत से निकलते हैं, ग्लूकोज-निर्भर स्राव को बढ़ाते हैं (हेनक्विन, 2000, 2009; होल्स्ट, 2007)।

Clinical relevance

इंसुलिन स्राव में दोष मधुमेह के लिए केंद्रीय हैं: बिगड़ा हुआ या खोया हुआ पहला-चरण स्राव और प्रगतिशील बीटा-कोशिका विफलता टाइप 2 मधुमेह की विशेषता है, जबकि ऑटोइम्यून बीटा-कोशिका विनाश टाइप 1 मधुमेह का कारण बनता है। सी-पेप्टाइड का उपयोग अंतर्जात इंसुलिन उत्पादन के मार्कर के रूप में किया जाता है, और इंक्रेटीन मार्ग चयापचय अनुसंधान का एक प्रमुख केंद्र है। यह प्रविष्टि सामान्य स्रावी शरीर क्रिया विज्ञान और शैक्षिक संदर्भ के लिए इसकी विफलता के आधार का वर्णन करती है, न कि निदान या उपचार के लिए (प्रेन्टकी और नोलन, 2006; पॉइटआउट और रॉबर्टसन, 2008)।

History

1920 के दशक में इंसुलिन के अलगाव के बाद, इसके अग्रदूत प्रोइंसुलिन की खोज 1960 के दशक में हुई, जिससे यह स्पष्ट हो गया कि हार्मोन को कैसे संसाधित किया जाता है और सी-पेप्टाइड कैसे उत्पन्न होता है। एटीपी-संवेदनशील पोटेशियम चैनलों के माध्यम से ग्लूकोज संवेदन की क्रियाविधि 1980 के दशक में स्थापित की गई थी, और ट्रिगरिंग और प्रवर्धित मार्गों के बीच अंतर को लगभग 2000 में औपचारिक रूप दिया गया था, जिससे ग्लूकोज-उत्तेजित इंसुलिन स्राव के मॉडल को परिष्कृत किया गया (हेनक्विन, 2000)।

Debates

टाइप 2 मधुमेह में इंसुलिन स्राव के प्रगतिशील नुकसान का कारण क्या है?

अतिरिक्त ग्लूकोज और लिपिड (ग्लूकोलिपोक्सिसिटी) के लिए दीर्घकालिक संपर्क, एंडोप्लाज्मिक-रेटिकुलम तनाव, और अन्य अपमानों को बीटा-कोशिका स्रावी विफलता के कारणों के रूप में प्रस्तावित किया गया है; इन क्रियाविधियों के सापेक्ष योगदान और प्रतिवर्तीता पर अभी भी बहस जारी है।

Key figures

• Jean-Claude Henquin
• Jens Juul Holst
• Marc Prentki
• R. Paul Robertson

Seminal works

• henquin-2000
• henquin-2009
• holst-2007

Frequently asked questions

सी-पेप्टाइड क्या है और यह क्यों मायने रखता है?

सी-पेप्टाइड वह खंड है जो परिपक्व इंसुलिन बनने पर प्रोइंसुलिन से क्लीव होता है; क्योंकि यह इंसुलिन के साथ समान मात्रा में जारी होता है, यह इस बात का मार्कर है कि किसी व्यक्ति की अपनी बीटा कोशिकाएं कितना इंसुलिन पैदा कर रही हैं।

इंसुलिन दो चरणों में क्यों जारी होता है?

एक प्रारंभिक तीव्र पहला चरण इंसुलिन कणिकाओं के आसानी से उपलब्ध पूल के रिलीज को दर्शाता है, जिसके बाद एक निरंतर दूसरा चरण होता है क्योंकि अधिक कणिकाओं को जुटाया जाता है; पहले चरण का नुकसान बीटा-कोशिका शिथिलता का एक प्रारंभिक संकेत है।