インスリン
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インスリン(Insulin, 英語: [ˈɪn.sjʊ.lɪn, ˈɪnsəlɪn][5][6])とは、膵臓のβ細胞で産生されるペプチドホルモンである。血中グルコースの肝臓、脂肪細胞、骨格筋細胞への取り込みを促進し、炭水化物、タンパク質、脂肪の代謝を調節する[7]。
- インスリン
- インシュリン
これらの細胞に取り込まれたグルコースは、グリコーゲンへ変換されるか、脂質生合成を経てトリグリセリドへ変換される。肝臓においては、グリコーゲンと脂肪の両方への合成が行われる[7]。肝臓におけるグルコース産生は、血中インスリン濃度が高いときには強力に阻害される[8]。血中を循環するインスリンは、身体のさまざまな組織におけるタンパク質合成にも影響を及ぼし、血液中の小分子から細胞内の大分子への変換も促進する。
血中のインスリン濃度が低いときには、広範囲での異化作用、特に体脂肪に対する異化作用が促進される。β細胞は血糖値に非常に敏感であり、高濃度のグルコースに反応する形でインスリンを分泌し、逆に血糖値が低いときにはインスリンの分泌を阻害する[9]。インスリンは細胞内へのグルコースの取り込みと代謝を促進し、それに伴って血糖値は低下する。β細胞に隣接するα細胞は、β細胞からのシグナルを受けて[9]グルカゴンを分泌し、血中へ放出する。血糖値が低いときには血中のグルカゴンの濃度は上昇し、血糖値が高いときにはグルカゴンの分泌は阻害される。分泌されたグルカゴンは、肝臓におけるグリコーゲンの分解および糖新生を刺激し、それによって血糖値が上昇する[7][9]。血糖値に反応する形でのインスリンとグルカゴンの分泌は、グルコースの恒常性維持機能における重要機構である[9]。インスリンは身体における同化作用を持つホルモンとみなされている[10]。インスリンはグルカゴンの分泌も抑制する[11]。
インスリンの活性の低下やインスリンの欠如は、血糖値の制御が不能となる糖尿病を惹き起こす。糖尿病には「1型」と「2型」の2種類がある。前者では自己免疫反応によってβ細胞が破壊されており、インスリンの合成機能は失われ、インスリンが血中に分泌されなくなる[12]。後者においては、β細胞の破壊は1型に比べると際立ってはおらず、また自己免疫反応を原因とするものではない。2型糖尿病では膵臓のランゲルハンス島の内部にアミロイドが蓄積していき、その形態や機能の破壊をもたらしている可能性がある[9]。糖尿病に関しては、膵臓のβ細胞数の減少、β細胞のホルモン分泌機能の低下、末梢組織でのインスリン抵抗性が関与していることが分かっている[10]。2型糖尿病は、血糖値の影響を受けず、血糖値に反応しない形でのグルカゴンの分泌の増加によって特徴づけられるが、インスリンは血糖値に反応して分泌される[9]。
ヒトのインスリンタンパク質は51個のアミノ酸から構成され、その分子量は5808である。インスリンタンパク質はA鎖とB鎖からなるヘテロ二量体であり、両者はジスルフィド結合で連結されている。インスリンの分子構造は、動物の種によってわずかに異なる。ヒト以外の動物種由来のインスリンの作用(炭水化物を代謝する効果)がヒトインスリンとはいくぶん異なるのは、こうした多様性のためである。ヒトのインスリンに近い性質を持つのはブタのものであり、DNA組み換え技術によってヒトのインスリンの大量生産が可能になるまでは、1型糖尿病患者の治療に用いられていた[13][14][15][16]。
ジョン・ジェイムス・リッカード・マクラウドの研究室で働いていたフレデリック・バンティングとチャールズ・ハーバート・ベストの2人が、インスリンを共同で発見し、これが初めて発見されたペプチドホルモンとなった[17]。マクラウドは1921年にイヌの膵臓からインスリンを単離した最初の人物でもあった。1951年、生化学者のフレデリック・サンガーはインスリンのアミノ酸配列を決定し、インスリンはアミノ酸配列が完全決定された最初のタンパク質となった[18]。インスリンの結晶構造は、1969年にドロシー・ホジキンによって決定された。
インスリンは化学合成によってされた最初のタンパク質であり、DNA組み換え技術を用いて生産された最初のタンパク質でもある[19]。インスリンは、医療体制において極めて重要とされる必須医薬品の1つとしてWHO必須医薬品モデル・リストの一覧表に掲載されている[20]。
食べ物を食べたあとの血糖値の上昇とインスリンの分泌を最も強力に促進するのは炭水化物である[21]。タンパク質もインスリンの分泌を刺激するが、グルカゴンの分泌も誘発する。食べ物に含まれる脂肪分は、インスリンの分泌にほとんど直接的な影響を与えない[22]。
日本語表記では「インスリン」のほかに、「インシュリン」とも呼ばれる。「インスリン」の名の由来は「島」を意味するラテン語『Insula』から。