Insuliini

Insuliini on anabolinen hormoni,  joka säätelee esimerkiksi verensokeriin, proteiinisynteesiin, rasva-aineenvaihduntaan, solujen jakautumiseen ja immuunipuolustukseen liittyviä solureaktioita. Insuliini säätelee veren sokeripitoisuutta käskyttämällä lihas- ja rasvasoluja poistamaan sokeria verestä. Jos elimistössä ei ole kalorivajetta, insuliini käskyttää maksaa muuntamaan verensokeria glykogeeni-nimiseksi varastomuodoksi. Verenkiertoon vapautuva insuliini säätelee siten vireyttä ja rasvakudoksen määrää. 

Veren liiallinen insuliinipitoisuus tuottaa glykatoituneita lopputuotteita, jotka aikaansaavat tulehdusta ja vahingoittavat kudoksia. Veren liiallinen insuliinipitoisuus voi johtaa myös kakkostyypin diabetekseen ja syöpäriskin lisääntymiseen sekä siihen, ettei insuliinia hajottavaa entsyymiä (IDE) riitä aivojen beta-amyloidiplakkien riittävään hajotukseen.                       

Insuliinia käytetään diabeteksen hoidossa, ja sitä käytettiin aiemmin myös psykoosipotilaiden koomahoidossa. 

Insuliinia tuottavat haiman Langerhansin saarekkeissa sijaitsevat beetasolut. Rakenteeltaan insuliini on monimutkainen aminohappoketju, jonka aminohappojärjestyksessä on eri eläinlajien välillä pieniä eroja. Insuliinin vastavaikuttajia ovat glukagoni ja adrenaliini.

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. Insuliinin eritystä haimasta lisäävät pääasiassa pohjukaissuolen seinämästä verenkiertoon erittyvä GIP-hormoni, parasympaattinen hermosto sekä glukoosin määrä veressä.

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. Lisäksi joillain matalan glykeemisen indeksin ruoka-aineilla kuten nestemäisillä maitotuotteilla on korkea insuliini-indeksi.

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. Myös kertatyydyttymätön rasva nostaa yleensä veren insuliinipitoisuutta, kun taas tyydyttynyt rasva laskee sitä lähes kaikilla.

Insuliiniresistenssi tarkoittaa insuliinin heikentynyttä vaikutusta kudoksissa. Insuliiniresistenssi johtaa alkuvaiheessaan veren insuliinipitoisuuden nousuun ja loppuvaiheessaan sen laskuun, jolloin verensokeri jää koholle ja ihminen sairastuu diabetekseen tai esidiabetekseen.  

Hyperinsulinemia eli veren liian suuri insuliinipitoisuus lisää muun muassa lihavuuden ja sydän- ja verisuonisairauksien sekä ennenaikaisen kuoleman riskiä.  

Ihmisen insuliinin kemiallinen kaava on (C257H383N65O77S6), moolimassa 5807,61 g/mol ja CAS-numero 11061-68-0.

Insuliinin rakenne 

Insuliini sisältää kaksi melko lyhyttä aminohapoista koostuvaa peptidiketjua. Toisessa ketjussa on 30 aminohappoa, toisessa 21. Nämä ketjut yhdistyvät toisiinsa kysteiini-aminohappojen rikkiatomien kovalenttisilla sidoksilla.

Diabetes

Insuliinin puutoksesta tai insuliinin käsittelyn heikkenemisestä elimistössä johtuvaa sairautta nimitetään diabetekseksi. Veren insuliinitaso alkaa kohota jo ennen diabeteksen puhkeamista. Diabetesta hoidetaan insuliinipistoksilla esimerkiksi insuliinikynällä, insuliinipumpulla tai insuliinin käyttöä tehostavilla lääkkeillä. 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.

Insuliinin terveysvaikutukset 
Insuliinin on havaittu kiihdyttävän eräiden syöpäsolujen kasvua. Lisäksi on olemassa vahvaa näyttöä siitä, että Alzheimerin tautiin liittyy insuliinireseptoreita synnyttävien aivosolujen etenevä kato. Insuliinilla ja sen puutteella on havaittu olevan suoria vaikutuksia Alzheimerin tautiin liittyvien amyloidin ja tau-proteiinin määriin.

Insuliini lääkkeenä

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.

Lähteet

Aiheesta muualla 

Terveysportti, metatesaurus: Insuliini
 Veikko Koivisto: Insuliinianalogit ja uudet oraaliset diabeteslääkkeet, Duodecim, 1999; 115: 2197–202 (pdf)
Material Safety Data Sheet: Insulin, Human  (pdf-tiedosto) 
PubChem: Insulin 
KEGG: Insulin 
KEGG: Insulin human 

Diabeteslääkkeet
Peptidihormonit
Seulonnan keskeiset artikkelit