THỤ THỂ INSULIN VÀ MỐI QUAN HỆ CỦA NÓ VỚI BỆNH TIỂU ĐƯỜNG
3.3Insulin và các protein vận chuyển glucose
Hiện nay người ta đã tìm ra 12 loại protein vận chuyển glucose (Glucose Transporters – GLUT) được mã hoá trong genom của người và được ký hiệu là: GLUT 1, GLUT2, GLUT3, GLUT4... .v.v. GLUT 1 có mặt ở tất cả các mô tê bào và có chức năng điều hoà tổng thể sự cân bằng hấp thu glucose. GLUT2 có mặt chủ yếu ở mô gan, đảo tụy và các mô ruột, GLUT3 có mặt ở mô não thần kinh, GLUT4 phổ biến ở các tế bào cơ xương, mô mỡ và tim. Đáng chú ý là nhờ các GLUT1 sự vận chuyển glucose từ ngoài tế bào vào hồng cầu tăng gấp 50 ngàn lần so với không có sự xúc tác của GLUT1. GLUT1 là một protein có khối lượng 45kDa, với 12 mảnh k ỵ nước xoắn α xuyên qua màng lipid.
Vai trò của insulin là làm tăng cường hoạt động của GLUT4, trong khi đó GLUT2 thực hiện chức năng lấy đi sự dư thừa của glucose trong máu sau các bữa ăn chứa nhiều đường và điều hoà sự giải phóng insulin ở đảo tụy. Do đó sự hoạt động và tổn thương của các GLUT2, GLUT4 có liên quan chặt chẽ tới bệnh tiểu đường, đặc biệt là bệnh tiểu đường typ I. Quá trình vận chuyển glucose qua màng có thể được mô tả tương tự như một phản ứng enzym trong đó "cơ chất" là glucose ở ngoài màng tế bào (S-out) và "sản phẩm" của phản ứng là glucose bên trong tế bào (S-in) và enzym được coi là GLUT (ký hiệu T). Người ta đã thiết lập được phương trình tốc độ của quá trình vận chuyển glucose theo Michaelis-Menten :
[ ][ ]out [ ]out t out max 0 S K S V v + =
Trong đó, v0 là tốc độ tích luỹ ban đầu glucose nội bào khi nồng độ của nó ở môi trường xung quanh là Sout và Kt là hằng số vận chuyển tương tự Km trong phương trình Michaelis-Menten
GLUT 4 có mặt ở tế bào cơ xương và cơ tim, tế bào mô mỡ có hoạt động tăng lên nhờ tác dụng của insulin được phóng thích từ đảo tuỵ β vào máu. Cơ chế điều hoà sự hấp thụ Glucose từ máu đưa vào tế bào cơ và tế bào mô mỡ (để chuyển hoá thành triacylglycerol) sau bữa ăn nhiều chất đường (carbohydrate) nhờ hoạt động của GLUT 4 như sau: Giữa các bữa ăn chỉ có một số GLUT 4 có mặt trên bề mặt tế bào, nhưng chúng có rất nhiều ở trong các bóng màng bên trong tế bào. Khi nồng độ glucose trong máu tăng lên sau bữa ăn sẽ có tín hiệu insulin được phóng thích vào máu để làm giảm nồng độ glucose của máu. Thụ thể tiếp nhận insulin trên màng bằng cơ chế hoạt động tyrosine kinase của chính thụ thể truyền tín hiệu huy động các bóng màng chứa GLUT 4 di chuyển lên bề mặt màng bằng cơ chế dung hợp với màng sinh chất để bộc lộ các GLUT 4 với nồng độ cao trên bề mặt tế bào làm cho tốc độ thu nạp glucose của tế bào tăng lên 15 lần hoặc lớn hơn so với bình thường. Khi nồng độ insulin trong máu giảm đi, các GLUT4 bề mặt sẽ được di
chuyển vào nội bào bằng cơ chế nhập bào (endocytosis) để tạo thành các bóng màng chứa GLUT 4 bên trong tế bào.
Trong bệnh tiểu đường týp I, do tế bào tuỵ đảo β bị phá huỷ nên tín hiệu tiết insulin bị mất, do đó khả năng hoạt động di chuyển của GLUT4 trên bề mặt tế bào không thực hiện được. Hậu quả là bệnh tiểu đường týp I xuất hiện. Trong trường hợp bệnh tiểu đường týp II, vai trò của thụ thể insulin không được thực hiện do bị tổn thương cấu trúc của các phần tiểu đơn vị có hoạt tính tyrosine kinase đã bị tê liệt hoặc đột biến cấu trúc hoặc do rối loạn chức năng trao đổi chất.
KẾT LUẬN
Insulin là một hormone protein được tiết ra từ tuyến tụy có nhiều tác động khác nhau nhưng quan trọng nhất là điều hòa lượng glucose trong máu.
Khi lượng Insulin sản xuất ra bị thiếu hụt hoặc tế bào đích giảm tính đáp ứng với nó thì sẽ gây ra bệnh tiểu đường. Đây là một trong những căn bệnh đe dọa nghiêm trọng đến sức khỏe con người do nó còn kéo theo nhiều biến chứng nguy hiểm khác. Có hai thể bệnh tiểu đường là tiểu đường typ I và tiểu đường typ II.
Receptor của Insulin là một protein kinase chuyển nhóm phosphat từ ATP đến cho nhóm hydroxyl của gốc tyrosine