Insulin
Tổng hợp, tác dụng sinh lý và thoái hóa > Giải phóng

Các tế bào beta trong các tiểu đảo Langerhans giải phóng insulin theo hai giai đoạn. Bản phát hành giai đoạn đầu nhanh chóng được kích hoạt để đáp ứng với mức đường huyết tăng, và kéo dài khoảng 10 phút. Giai đoạn thứ hai là sự giải phóng chậm, duy trì các túi mới hình thành được kích hoạt độc lập với đường, đạt đỉnh trong 2 đến 3 giờ. Giảm giải phóng insulin giai đoạn đầu có thể là khiếm khuyết tế bào beta có thể phát hiện sớm nhất dự đoán khởi phát loại   2 bệnh tiểu đường. Phát hành giai đoạn đầu và độ nhạy insulin là yếu tố dự báo độc lập của bệnh tiểu đường. Mô tả về việc giải phóng insulin giai đoạn đầu như sau:
Glucose đi vào tế bào thông qua các chất vận chuyển glucose, GLUT2. Các chất vận chuyển glucose này có ái lực tương đối thấp với glucose, đảm bảo rằng tốc độ glucose vào tế bào proport tỷ lệ thuận với nồng độ glucose ngoại bào (trong phạm vi sinh lý). Ở mức đường trong máu thấp, rất ít glucose đi vào tế bào;; ở nồng độ glucose trong máu cao, lượng lớn glucose vào các tế bào này.
Glucose đi vào tế bào bị phosphoryl hóa thành glucose-6-phosphate (G-6-P) bởi glucokinase (hexokinase IV) không bị ức chế bởi G-6-P theo cách mà hexokinase trong các mô khác (hexokinase I - III) bị ảnh hưởng bởi sản phẩm này. Điều này có nghĩa là nồng độ G-6-P nội bào vẫn tỷ lệ thuận với nồng độ đường trong máu.
Glucose-6-phosphate đi vào con đường glycolytic và sau đó, thông qua phản ứng pyruvate dehydrogenase, vào chu trình Krebs, trong đó nhiều phân tử ATP năng lượng cao được tạo ra bởi quá trình oxy hóa acetyl CoA (chất nền chu trình Krebs), dẫn đến sự gia tăng trong tỷ lệ ATP: ADP trong tế bào.
Tỷ lệ ATP: ADP nội bào tăng sẽ đóng kênh kali SUR1 / Kir6.2 nhạy cảm với ATP (xem thụ thể sulfonylurea). Điều này ngăn cản các ion kali (K +) rời khỏi tế bào bằng cách khuếch tán thuận lợi, dẫn đến sự tích tụ các ion kali nội bào. Do đó, bên trong tế bào trở nên ít âm tính hơn so với bên ngoài, dẫn đến khử cực của màng bề mặt tế bào.
Sau khi khử cực, các kênh ion calci điện áp (Ca 2+) mở ra, cho phép các ion calci di chuyển vào tế bào bằng cách khuếch tán thuận lợi.
Nồng độ ion calci cytosolic cũng có thể được tăng lên bằng cách giải phóng calci từ các cửa hàng nội bào thông qua kích hoạt các thụ thể ryanodine.
Nồng độ ion calci trong cytosol của các tế bào beta cũng có thể, hoặc thêm vào đó, thông qua việc kích hoạt phospholipase C do sự liên kết của một phối tử ngoại bào (hormone hoặc chất dẫn truyền thần kinh) với thụ thể màng tế bào protein G. Phospholipase C tách màng phospholipid, phosphatidyl inositol 4,5-bisphosphate, thành inositol 1,4,5-trisphosphate và diacylglycerol. Inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3) sau đó liên kết với các protein thụ thể trong màng huyết tương của mạng lưới nội chất (ER). Điều này cho phép giải phóng các ion Ca 2+ từ ER thông qua các kênh có IP3, làm tăng nồng độ tế bào của các ion calci độc lập với tác động của nồng độ glucose trong máu cao. Kích thích ký sinh trùng của các đảo nhỏ tụy hoạt động thông qua con đường này để tăng tiết insulin vào máu.
Lượng ion calci tăng lên đáng kể trong tế bào chất của tế bào gây ra sự giải phóng vào máu của insulin được tổng hợp trước đó, được lưu trữ trong các túi tiết nội bào.
Đây là cơ chế chính để giải phóng insulin. Các chất khác được biết để kích thích sự giải phóng insulin bao gồm các amino acid arginine và leucine, phát hành đối giao cảm của acetylcholine (diễn xuất thông qua con đường phospholipase C), sulfonylurea, cholecystokinin (CCK, cũng qua phospholipase C), và theo đường ruột có nguồn gốc incretin, chẳng hạn như peptide giống glucagon-1 (GLP-1) và peptide insulinotropic phụ thuộc glucose (GIP).Sự giải phóng insulin bị ức chế mạnh bởi norepinephrine (noradrenaline), dẫn đến tăng đường huyết khi bị căng thẳng. Dường như việc giải phóng catecholamine bởi hệ thống thần kinh giao cảm có những ảnh hưởng mâu thuẫn đến việc giải phóng insulin bởi các tế bào beta, bởi vì sự giải phóng insulin bị ức chế bởi thụ thể α 2 -adrenergic  và được kích thích bởi thụ thể 2 -adrenergic. Tác dụng ròng của norepinephrine từ các dây thần kinh giao cảm và epinephrine từ tuyến thượng thận trong việc giải phóng insulin là sự ức chế do sự thống trị của các thụ thể α-adrenergic.
Khi mức glucose giảm xuống mức sinh lý thông thường, sự giải phóng insulin từ các tế bào β sẽ chậm lại hoặc dừng lại. Nếu mức đường huyết giảm thấp hơn mức này, đặc biệt là ở mức thấp nguy hiểm, hãy giải phóng hormone tăng đường huyết (nổi bật nhất là glucagon từ đảo tế bào Langerhans alpha) buộc glucose giải phóng glucose vào máu từ kho dự trữ glycogen ở gan, được bổ sung bằng gluconeogenogen các kho lưu trữ trở nên cạn kiệt. Bằng cách tăng đường huyết, các hormone tăng đường huyết ngăn ngừa hoặc điều chỉnh hạ đường huyết đe dọa tính mạng.Bằng chứng về việc giải phóng insulin giai đoạn đầu bị suy yếu có thể được nhìn thấy trong xét nghiệm dung nạp glucose, được chứng minh bằng mức đường huyết tăng đáng kể sau 30 phút sau khi uống glucose (75 hoặc 100 g glucose), sau đó giảm chậm 100 phút tiếp theo, duy trì trên 120   mg / 100 ml sau hai giờ sau khi bắt đầu thử nghiệm. Ở một người bình thường, mức đường huyết được điều chỉnh (và thậm chí có thể được điều chỉnh quá mức) vào cuối thử nghiệm. Tăng đột biến insulin là 'phản ứng đầu tiên' đối với việc tăng đường huyết, phản ứng này là riêng biệt và theo liều mặc dù trước đây nó luôn được coi là loại thực phẩm cụ thể.