Insuline synthese

De Insuline synthese wordt bij het eten in het organisme geïnduceerd. Insuline is een hormoon dat de cellen ertoe aanzet glucose via het celmembraan op te nemen. Een afname van de insulinesynthese leidt tot een verhoging van het suikergehalte in het bloed.

Wat is insulinesynthese?

Insuline is het enige hormoon in het lichaam dat de bloedsuikerspiegel in het bloed kan verlagen. Insulinesynthese is altijd nodig wanneer koolhydraten worden ingenomen met voedsel. Insulinesynthese vindt plaats in de Langerhans-cellen van de alvleesklier.

Als er te weinig insuline wordt aangemaakt, stijgt de bloedsuikerspiegel doordat de glucose niet meer naar de cellen wordt getransporteerd. Overmatige insulinesynthese leidt tot een lage bloedsuikerspiegel (hypoglykemie) met hunkering naar voedsel, rusteloosheid en dreigende zenuwbeschadiging.

Insulinesynthese vindt met tussenpozen plaats en wordt altijd gestimuleerd door voedselinname. Als de inname van koolhydraten wordt verminderd, bijvoorbeeld door uithongering, daalt de bloedsuikerspiegel. Er wordt meer glucagon gevormd dan de antagonist van insuline. Glucagon verhoogt de bloedsuikerspiegel door gluconeogenese. Als gevolg hiervan neemt de secretie van insuline af en wordt de synthese ervan beperkt.

Over het algemeen maakt de insulinesynthese deel uit van een gecompliceerd regulerend mechanisme om de bloedsuikerspiegel constant te houden.

Functie en taak

Het toedienen van insuline zorgt ervoor dat het lichaam wordt voorzien van energie en bouwstenen. Insuline heeft een anabool effect op de stofwisseling. De insulineproductie omvat zowel insulinesynthese als insulinesecretie.

Insuline wordt geproduceerd en opgeslagen in de eilandcellen van Langerhans in de pancreas. Wanneer de bloedsuikerspiegel stijgt, komt glucose via blaasjes in de bètacellen van de eilandjes van Langerhans, die onmiddellijk opgeslagen insuline vrijgeven. Tegelijkertijd wordt de insulinesynthese gestimuleerd.

Ten eerste wordt op de ribosomen een inactief preproinsulinemolecuul met 110 aminozuren gevormd. Dit preproinsuline bestaat uit een signaalsequentie met 24 aminozuren, de B-keten met 30 aminozuren, twee extra aminozuren en een C-keten met 31 aminozuren, nog eens twee aminozuren en een A-keten met 21 aminozuren.

Eenmaal gevormd, wordt het uitgerekte molecuul gevouwen door de vorming van drie disulfidebruggen. Twee disulfidebruggen verbinden de A- en B-ketens. De derde disulfidegroep bevindt zich in de A-keten. Het preproinsuline bevindt zich aanvankelijk in het endoplasmatisch reticulum. Van daaruit wordt het door het membraan getransporteerd om in het Golgi-apparaat te komen.

Tijdens de passage van de ER door het membraan wordt het signaalpeptide afgesplitst, dat vervolgens in de reservoirs van het endoplasmatisch reticulum achterblijft. Nadat de signaalsequentie is afgesplitst, wordt pro-insuline gevormd, dat 84 aminozuren bevat. Nadat het in het Golgi-apparaat is opgenomen, wordt het daar opgeslagen.

Als er een stimulus is om vrij te geven, wordt de C-keten afgesplitst door de werking van specifieke peptidasen. Nu wordt insuline gevormd, die bestaat uit een A-ketting en een B-ketting. De twee ketens zijn alleen verbonden door twee disulfidebruggen. Een derde disulfidegroep bevindt zich in de A-keten om het molecuul te stabiliseren.

De insuline wordt vervolgens opgeslagen in de blaasjes van het Golgi-apparaat in de vorm van zink-insulinecomplexen. Er worden hexameren gevormd die de structuur van de insuline stabiliseren. De afgifte van insuline wordt veroorzaakt door bepaalde stimuli. De verhoging van de bloedsuikerspiegel is de belangrijkste stimulans. Maar ook de aanwezigheid van verschillende aminozuren, vetzuren en hormonen heeft een stimulerend effect op de afgifte van insuline.

De triggerende hormonen zijn secretine, gastrine, GLP-1 en GIP. Deze hormonen worden altijd gevormd als je eet. Na inname vindt insulinesecretie plaats in twee fasen. In de eerste fase komt de opgeslagen insuline vrij, terwijl deze in de tweede fase opnieuw wordt gesynthetiseerd. De tweede fase is pas voltooid als de hyperglykemie is beëindigd.

Ziekten en aandoeningen

Wanneer de insulinesynthese wordt verstoord, stijgt de bloedsuikerspiegel. Een chronisch insulinedeficiëntie wordt diabetes mellitus genoemd. Er zijn twee soorten diabetes, type I diabetes en type II diabetes.

Type I diabetes is een absoluut gebrek aan insuline. Als de eilandcellen van Langerhans afwezig zijn of door een ziekte, wordt er te weinig of geen insuline aangemaakt. Mogelijke oorzaken zijn een ernstige ontsteking van de alvleesklier of auto-immuunziekten. De bloedsuikerspiegel is extreem hoog bij deze vorm van diabetes. Zonder insulinesubstitutie leidt de ziekte tot de dood.

Type II-diabetes wordt veroorzaakt door een relatief gebrek aan insuline. Daarbij wordt voldoende insuline aangemaakt en wordt de insulinesecretie zelfs verhoogd. De insulineresistentie wordt echter verhoogd doordat de effectiviteit van de insuline afneemt door het ontbreken van receptoren. De alvleesklier moet meer insuline produceren om dezelfde effecten te bereiken. Deze verhoogde insulinesynthese leidt op lange termijn tot uitputting van de eilandjes van Langerhans. Type II-diabetes ontwikkelt zich.

In het kader van hormonale regulatiestoornissen kan ook een verhoogde bloedsuikerspiegel optreden. Met verhoogde cortisolactiviteit wordt via gluconeogenese meer glucose geproduceerd uit aminozuren. Hierdoor wordt de insulinesynthese permanent gestimuleerd om de bloedsuikerspiegel weer te verlagen. De overtollige glucose wordt naar de vetcellen getransporteerd, waar een verhoogde vetvorming plaatsvindt. Er ontstaat een rompovergewicht. De ziekte staat bekend als het syndroom van Cushing.

Een permanent hoge insulinesynthese kan ook worden veroorzaakt door een tumor in de eilandcellen van Langerhans. Het is een hyperinsulinisme, dat vaak wordt veroorzaakt door een insulinoom en leidt tot herhaalde hypoglykemie.