Insulin kích hoạt receptor tế bào đích và những kết quả mang lại

Để bắt đầu nó tác động lên tế bào đích, đầu tiên insulin gắn và hoạt hóa receptor màng, là một protein có khối lượng khoảng 300,000 kDa (hình). Nó hoạt hóa receptor gây ra những tác động tiếp sau.

Hình. Sơ đồ của thụ thể insulin. Insulin liên kết với tiểu đơn vị của thụ thể của nó, gây ra quá trình tự phosphoryl hóa thụ thể - tiểu đơn vị, từ đó gây ra hoạt hóa tyrosine kinase.

Hoạt hóa tyrosine kinase của thụ thể bắt đầu một chuỗi phosphoryl hóa nội bào làm tăng hoặc giảm hoạt động của các enzyme, bao gồm các chất thụ thể insulin, làm trung gian tác động lên chuyển hóa glucose, chất béo và protein. Ví dụ, các chất vận chuyển glucose được chuyển đến màng tế bào để hỗ trợ glucose đi vào tế bào.

Receptor insulin gồm 4 tiểu đơn vị, chúng giữ nhau bằng những cầu nối disulfide: 2 tiểu đơn vị anpha nằm hoàn toàn phía ngoài màng tế bào và 2 tiểu đơn vị beta xuyên qua màng tế bào, nhô vào bên trong bào tương. Insulin gắn với tiểu đơn vị alpha ở phía ngoài tế bào, nhưng bởi có liên kết với tiểu đơn vị beta, các phần của tiểu đơn vị beta phía trong tế bào trở nên tự phosphoryl hóa. Vì vậy, receptor insulin là một ví dụ của enzyme liên kết receptor, đã được bàn luận ở chương 75. Quá trình tự phosphoryl hóa của tiểu đơn vị beta của receptor kích hoạt enzyme tyrosine kinase tại chỗ, nó sẽ gây ra sự phosphoryl hóa của nhiều enzyme nội bào khác, bao gồm 1 nhóm gọi là insulin-receptor subtrates (IRS). Những type khác nhau của IRS (VD: IRS-1, IRS-2, và IRS-3) biểu hiện ở những mô khác nhau. Thực tế, chúng có tác dụng hoạt hóa một số enzyme trong khi bất hoạt một số enzyme khác. Bằng cách này, insulin điều khiển bộ máy chuyển hóa nội bào để tạo ra những tác dụng muốn có trong chuyển hóa carbohydrat, chất béo và protein. Sau đây là những ảnh hưởng chính sau cùng của sự kích thích của insulin:

1. Trong vài giây sau khi insulin gắn với receptor màng, màng tế bào của khoảng 80% tế bào của cơ thể tăng rõ ràng sự hấp thu glucose. Hoạt động này đặc biệt đúng ở tế bào cơ và tế bào mỡ, nhưng nó không đúng với hầu hết nơ-ron ở não. Glucose được tăng vận chuyển vào trong tế bào ngay lập tức bị phosphoryl hóa và trở thành nguyên liệu cho chức năng chuyển hóa carbohydrate thông thường. Sự tăng glucose transport được cho là kết quả của việc chuyển nhiều túi nội bào tới màng tế bào; các túi mang nhiều phân tử protein glucose transport, chúng gắn lên màng tế bào và tạo điều kiện hấp thu dễ dàng glucose vào tế bào. Khi insulin không còn tác dụng, những túi tách ra từ màng tế bào trong 3-5 phút và trở lại bên trong tế bào để sử dụng lại khi cần thiết.

2. Màng tế bào trở nên tăng tính thấm với amino acid, K+, PO43-, do tăng vận chuyển những đơn vị này vào trong tế bào.

3. Tác dụng chậm hơn xuất hiện trong vòng 10-15 phút tiếp theo do thay đổi mức độ hoạt động của những enzyme chuyển hóa nội bào. Tác dụng này là kết quả chính từ sự thay đổi trạng thái phosphoryl hóa của các enzyme.

4. Tác dụng kéo dài hơn tiếp tục xảy ra trong nhiều giờ, thậm chí vài ngày. Nó là kết quả từ thay đổi tốc độ dịch mã mARN tại ribosome để hình thành protein mới và vãn còn tác dụng chậm do thay đổi tốc độ phiên mã của AND trong nhân tế bào. Bằng cách này, insulin bù đắp bộ máy enzyme nội bào để đem lại một vài tác dụng chuyển hóa của nó.