Insuliini

Insuliini on haiman tuottama anabolinen hormoni, joka säätelee esimerkiksi verensokeriin, proteiinisynteesiin, rasva-aineenvaihduntaan, solujen jakautumiseen ja immuunipuolustukseen liittyviä solureaktioita^[1].

Insuliinin rakenne – punainen hiiltä, vihreä happea, sininen typpeä, vaaleanpunainen rikkiä

Insuliini on rakenteeltaan monimutkainen aminohappoketju, jonka aminohappojärjestyksessä on eri eläinlajien välillä pieniä eroja.

Insuliini syntyy haiman Langerhansin saarekkeissa sijaitsevissa beetasoluissa.^[2] Hiilihydraatin ja proteiinin sekä yleensä myös kertatyydyttymättömän rasvan nauttiminen saa haiman tuottamaan vereen insuliinia.

Insuliinin puoliintumisaika on noin 10 minuuttia.^[3]

Insuliinia käytetään lääketieteessä diabeteksen hoitoon. Aiemmin sitä käytettiin myös psykoosipotilaiden koomahoitoon^[4].

Glukagoni ja adrenaliini ovat Insuliinin vastavaikuttajia.

Kemiallinen rakenne

Ihmisen insuliinin kemiallinen kaava on (C₂₅₇H₃₈₃N₆₅O₇₇S₆), moolimassa 5807,61 g/mol ja CAS-numero 11061-68-0. Insuliini sisältää kaksi melko lyhyttä aminohapoista koostuvaa peptidiketjua^[5]. Toisessa ketjussa on 30 aminohappoa, toisessa 21. Nämä ketjut yhdistyvät toisiinsa kysteiini-aminohappojen rikkiatomien kovalenttisilla sidoksilla.

Metabolia ja tehtävät

Veren glukoosipitoisuuden kasvu saa pohjukaissuolen seinämän erittämään verenkiertoon insuliinin eritystä kiihdyttävää GIP-hormonia. Insuliini säätelee veren sokeripitoisuutta käskyttämällä lihas- ja rasvasoluja poistamaan sokeria verestä. Jos elimistössä ei ole kalorivajetta, insuliini käskyttää maksaa muuntamaan verensokeria glykogeeni-nimiseksi varastomuodoksi.^[6] Verenkiertoon vapautuva insuliini säätelee siten vireyttä ja rasvakudoksen määrää^[7].

Insuliini ohjaa insuliinireseptoreiden säätelemää glukoosin kulkua rasva- ja lihassolujen solukalvon läpi. Insuliinitasojen ohjaamana insuliinireseptorit säätelevät glukoosin varastoitumista glykogeeniksi ja rasvahapoiksi, sekä mahdollistavat glukoosista syntyvien aineenvaihduntatuotteiden käyttöä sitruunahappokierrossa ja elektroninsiirtoketjussa.

Eri ruoka-aineet saavat elimistön tuottamaan eri määriä insuliinia. Insuliini-indeksiä käytetään kuvaamaan ruokailua seuraavan kahden tunnin aikana tapahtuvia veren insuliinipitoisuuden muutoksia. Siinä vertaillaan eri ruoka-aineista koostuvia joko 250 kilokalorin tai 1 000 kilojoulen suuruisia ruoka-annoksia. Insuliini-indeksi täydentää glykeemistä indeksiä, jossa ei huomioida sitä, että esimerkiksi liha ja kala nostavat veren insuliinipitoisuutta, vaikka eivät sisälläkään hiilihydraattia^[8]. Lisäksi joillain matalan glykeemisen indeksin ruoka-aineilla kuten nestemäisillä maitotuotteilla on korkea insuliini-indeksi^[9].

Paljon hiilihydraattia sisältävä ateria keskimäärin kymmenkertaistaa terveiden ja normaalivartaloisten ihmisten veren insuliinipitoisuuden. Eri ihmisten insuliiniherkkyydessä esiintyy kuitenkin niin suuria geneettisiä eroja, että veren insuliinipitoisuus kolminkertaistuu herkimmillä, mutta jopa 50-kertaistuu niillä, joilla on voimakkain insuliiniresistenssi.^[10] Myös kertatyydyttymätön rasva nostaa yleensä veren insuliinipitoisuutta, kun taas tyydyttynyt rasva laskee sitä lähes kaikilla^[11].

Insuliiniresistenssi

Insuliinin heikentynyttä vaikutusta kudoksissa kutsutaan Insuliiniresistenssiksi. Insuliiniresistenssi johtaa alkuvaiheessaan veren insuliinipitoisuuden nousuun eli hyperinsulinemiaan. Loppuvaiheessa veren insuliinipitoisuus laskee liikaa, jolloin ihminen sairastuu diabetekseen^[12] tai esidiabetekseen

Hyperinsulinemia

Hyperinsulinemia tarkoittaa veren insuliinipitoisuuden liiallista nousua nousua. Elimistön insuliiniherkkyyttä voidaan arvioida mittaamalla veren paastonaikaista insuliinipitoisuutta. Paastoinsuliinin viitearvona pidetään tasoa 2,55-18,4 µIU/ml.^[13]

Hyperinsulinemia tuottaa glykatoituneita lopputuotteita, jotka aikaansaavat tulehdusta ja vahingoittavat kudoksia^[14]. Se lisää lihavuuden ja sydän- ja verisuonisairauksien sekä ennenaikaisen kuoleman riskiä^[1]. Lisäksi se kiihdyttää eräiden syöpäsolujen kasvua^[15].

Hyperinsulinemia saattaaa johtaa siihen, ettei insuliinia hajottavaa entsyymiä (IDE) riitä aivojen beta-amyloidiplakkien riittävään hajotukseen^[16]. Lisäksi on olemassa vahvaa näyttöä siitä, että Alzheimerin tautiin liittyy insuliinireseptoreita synnyttävien aivosolujen etenevä kato^[17].

Diabetes

Pääartikkeli: Diabetes

Insuliiniresistenssi saattaa johtaa diabeteksen kehittymiseen. Veren insuliinitaso alkaa kohota ennen diabeteksen puhkeamista^[18].

Insuliini lääkkeenä

Insuliinia voidaan käyttää diabeteksen hoitoon. Potilaan elimistöön tulee tällöin insuliinia insuliinipistoksesta insuliinikynästä tai insuliinipumpusta. Aiemmin hoitoon käytettiin eläinten haimoista uutettua insuliinia. Nykyisin käytetään pääasiassa bioteknisesti tuotettua ihmisinsuliinia.

Ihmisen luontaisen insuliinin kanssa samanlaisen ihmisinsuliinin lisäksi diabeteksen hoitoon on kehitetty insuliinianalogeja, joissa insuliinimolekyylin ominaisuuksia on muutettu. Muutoksilla nopeutetaan tai hidastetaan insuliinin vaikutusta elimistössä, ja näin tasoitetaan diabetesta sairastavan henkilön veren glukoosipitoisuuden vaihteluita.

Lispro on nopeavaikutteinen insuliinianalogi, jossa lysiinin ja proliinin paikkaa aminohappoketjussa on vaihdettu. Hidasvaikutteisia analogeja ovat glargiini ja detemir. Glargiinissa aminohappoketjuun on lisätty glysiini ja kaksi arginiinimolekyyliä. Detemirissä insuliinimolekyylin rasvahapposivuketjua on muutettu siten, että se sitoutuu verenkierrossa albumiiniin ja näin tasoittaa insuliinin imeytymistä.

Pitkävaikutteinen insuliini

Pitkävaikutteisen insuliinin ohjeellinen vaikutus kestää selvästi muita insuliinityyppejä pidempään. Vaikutus alkaa usein vasta tuntien kuluttua pistoksesta ja huippu saavutetaan esimerkiksi 4–12 tunnin kuluttua. Vaikutus kestää insuliinista riippuen 8–24 tuntia. Näin pyritään simuloimaan haiman omaa perusinsuliinin tuotantoa ja varsinaiset aterioista johtuvat verensokerin muutokset pyritään kumoamaan pikainsuliinilla tai (nykyään vähemmässä määrin) lyhytvaikutteisella insuliinilla.

Lyhytvaikutteinen insuliini

Lyhytvaikutteisen insuliinin avulla pyritään kumoamaan aterian hiilihydraattien aiheuttamaa verensokerin nousemista samoin kuin pikavaikutteisilla insuliineilla. Ominaista analogityypille on se, että insuliini tulee pistää oikean suuruisena jo noin 30 minuuttia ennen aterioinnin aloittamista. Tämän vuoksi päivittäisessä käytössä useimmat 1-tyypin diabeetikot ovat siirtyneet käyttämään ateriainsuliinina pikavaikutteisia insuliineja.

Pikainsuliini

Ateriainsuliini, jota otetaan sen mukaan paljonko ateria on sisältänyt hiilihydraattia. Insuliini voidaan annostella joko ennen ateriaa, sen aikana tai jopa heti sen jälkeen. Tyypillinen insuliinianalogin vaikutushuippu saavutetaan noin 1,5 tunnin kuluttua pistoksesta ja vaikutus jatkuu noin 4–6 tuntia.