انسولین: هورمونی که قند خون را وارد سلول‌ها می‌کند و از لوزالمعده ترشح می‌شود

انسولین^[1]: کلید ورود انرژی به سلول‌ها

لوزالمعده: کارخانهٔ هوشمند تولید انسولین

لوزالمعده یا پانکراس، عضوی به طول تقریباً 15 سانتی‌متر است که پشت معده قرار دارد. این عضو دو کار مهم انجام می‌دهد: تولید آنزیم‌های گوارشی و تولید هورمون‌های تنظیم‌کننده قند خون، که مهمترین آن‌ها انسولین است.

در بخش‌هایی از لوزالمعده به نام جزایر لانگرهانس^[6]، سلول‌های بتا مانند سنسورهای ظریفی عمل می‌کنند. آن‌ها دائماً میزان گلوکز موجود در خون را می‌سنجند. به محض اینکه پس از یک وعده غذایی، سطح قند خون شروع به بالا رفتن می‌کند، این سلول‌ها بلافاصله انسولین را به جریان خون ترشح می‌کنند. این فرآیند یک مثال عالی از بازخورد منفی در بدن است: افزایش قند (محرک) → ترشح انسولین (پاسخ) → کاهش قند خون (نتیجه نهایی و توقف تحریک).

انسولین چگونه کار می‌کند؟ از کلید و قفل تا ذخیره‌سازی

برای درک عملکرد انسولین، سلول‌های بدن را مانند خانه‌هایی در نظر بگیرید که دیوارهای محکمی دارند. گلوکز (سوخت) در خیابان (جریان خون) در حال گردش است، اما نمی‌تواند خودش وارد خانه شود. روی دیوار هر خانه، قفل‌هایی به نام گیرنده‌های انسولین^[9] وجود دارد. انسولین مانند یک کلید اختصاصی است که دقیقاً به این قفل‌ها می‌خورد.

1. انسولین به گیرنده‌های روی سطح سلول متصل می‌شود.
2. این اتصال، پیامی به درون سلول می‌فرستد: "درها را باز کن!"
3. در پاسخ، پروتئین‌های خاصی به نام حامل‌های گلوکز (مانند GLUT4) به سطح سلول می‌آیند و مانند درهایی عمل می‌کنند که گلوکز بتواند از طریق آن‌ها وارد سلول شود.

پس از ورود گلوکز به سلول، دو سرنوشت اصلی دارد:

• تولید انرژی فوری: در میتوکندری^[10] سلول، گلوکز طی یک سری واکنش شیمیایی شکسته می‌شود و مولکول پرانرژی $ATP$ تولید می‌کند. این فرآیند تنفس سلولی نام دارد.
• ذخیره برای آینده: اگر گلوکز اضافی وجود داشته باشد، انسولین دستور ذخیره آن را می‌دهد. در کبد و ماهیچه‌ها به شکل گلیکوژن^[11] (یک مولکول نشاسته‌مانند) و در سلول‌های چربی به شکل تری‌گلیسرید^[12] (چربی) ذخیره می‌شود.

وقتی سیستم از کار می‌افتد: دیابت نوع 1 و نوع 2

اگر در سیستم کلید و قفل انسولین مشکلی پیش بیاید، بیماری دیابت ایجاد می‌شود. دو نوع اصلی دیابت وجود دارد که مکانیسم کاملاً متفاوتی دارند.

انسولین درمانی: تقلیدی از کار طبیعت

برای افراد مبتلا به دیابت نوع 1 و برخی از افراد مبتلا به نوع 2، تزریق انسولین ضروری است. دانشمندان سعی کرده‌اند با تولید انسولین‌های مختلف، الگوی طبیعی ترشح آن در بدن افراد سالم را تقلید کنند.

انسولین پایه (طویل‌اثر): مانند یک ترشح کم و پیوسته که در طول روز وجود دارد و از افزایش قند خون در حالت ناشتا جلوگیری می‌کند.

انسولین سریع‌الاثر (بولوس): مانند ترشح ناگهانی انسولین بعد از غذا که باید قبل یا بلافاصله پس از وعده غذایی تزریق شود تا قند حاصل از غذا را مدیریت کند. امروزه از انسولین‌های آنالوگ استفاده می‌شود که ساختار مولکولی کمی تغییر یافته‌ای دارند تا سریع‌تر یا آهسته‌تر عمل کنند.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

^[1] Insulin: هورمون پروتئینی کاهش‌دهنده قند خون.
^[2] Pancreas: اندامی در دستگاه گوارش که هم آنزیم گوارشی و هم هورمون ترشح می‌کند.
^[3] Beta Cells (β-cells): سلول‌های موجود در جزایر لانگرهانس لوزالمعده که تولیدکننده انسولین هستند.
^[4] Glucose: ساده‌ترین قند و منبع اصلی انرژی سلول‌ها. فرمول شیمیایی آن $C_6H_{12}O_6$ است.
^[5] Diabetes Mellitus: بیماری مزمن ناشی از نقص در تولید یا عملکرد انسولین، منجر به افزایش قند خون می‌شود.
^[6] Islets of Langerhans: خوشه‌های سلولی درون لوزالمعده که حاوی سلول‌های تولیدکننده هورمون هستند.
^[7] Glucagon: هورمونی که توسط سلول‌های آلفا ترشح می‌شود و اثری مخالف انسولین دارد (افزایش قند خون).
^[8] Somatostatin: هورمونی که ترشح انسولین و گلوکاگون را تنظیم می‌کند.
^[9] Insulin Receptors: پروتئین‌های روی سطح سلول که به انسولین متصل می‌شوند و پیام آن را به درون سلول منتقل می‌کنند.
^[10] Mitochondria: اندامک سلولی که مسئول تولید انرژی ($ATP$) است.
^[11] Glycogen: شکل ذخیره‌شده گلوکز در بدن جانوران.
^[12] Triglyceride: مولکول اصلی ذخیره چربی در بدن.