Insuliini on haiman tuottama hormoni, joka säätelee veren glukoosipitoisuutta.

Ihmiset, jotka eivät pysty tuottamaan insuliinia elimistössään tai jotka tuottavat sitä, mutta joiden elimistö ei pysty käyttämään sitä kunnolla, sairastavat diabetesta. Kun veren glukoosipitoisuus laskee alle tietyn tason, ihmiskeho alkaa käyttää varastoitua sokeria energianlähteenä glykogenolyysin avulla. Tämä prosessi hajottaa maksaan ja lihaksiin varastoituneen glykogeenin glukoosiksi, jota voidaan sitten käyttää energianlähteenä. Insuliini on keskeinen aineenvaihdunnan ohjausmekanismi. Insuliinia käytetään myös ohjaussignaalina muille kehon järjestelmille (kuten aminohappojen otto kehon soluihin). Lisäksi sillä on useita muita anabolisia vaikutuksia koko kehossa. Insuliini vaikuttaa verisuonten joustavuuteen ja kognitioon.

Ihmisen insuliini on 51 aminohaposta koostuva peptidihormoni, jonka molekyylipaino on 5808 Da. Langerhansin saarekkeet haimassa tuottavat insuliinia. Nimi tulee latinankielisestä sanasta insula, joka tarkoittaa "saarta". Insuliinin rakenne vaihtelee hieman eläinlajien välillä. Eri eläinlähteistä peräisin olevalla insuliinilla on erilaisia vaikutuksia ihmisen hiilihydraattiaineenvaihduntaprosessiin. Sian insuliini on erityisen lähellä ihmisen versiota. Niinpä diabetesta sairastavat ihmiset voivat ottaa sioista uutettua insuliinia sen sijaan, että tuottaisivat omaa insuliinia.

Miten insuliini syntetisoidaan ja vapautuu

Insuliini syntetisoidaan haiman beta-soluissa ensin esiasteena nimeltään preproinsuliini. Preproinsuliinista poistetaan signalipeptidi ja muodostuu proinsuliini, joka pilkotaan edelleen insuliiniksi ja C-peptidiksi varastoitaviksi granuloiksi. Insuliinin vapautuminen on glukoosiriippuvaista: verensokerin noustessa beetasolujen glukoosinotto lisää solun ATP-tuotantoa, mikä sulkee K-ATP-kanavia, avaa Ca2+-kanavia ja johtaa kalsiumin sisäänvirtaukseen sekä eksosytoosiin. Vapautuminen tapahtuu tyypillisesti kaksivaiheisesti: nopea varastoidun insuliinin vapautus ja hitaampi jatkuva uutuusinsuliinin eritys.

Toimintamekanismi solutasolla

Insuliini sitoutuu solukalvon insuliinireseptoriin, joka on tyrosiinikinaasityyppinen reseptori. Reseptorin aktivoituminen käynnistää signaaliketjun (mm. IRS–PI3K–Akt), joka johtaa mm. GLUT4-glukoositransporttereiden siirtymiseen lihas- ja rasvasolujen kalvolle, jolloin glukoosinotto lisääntyy. Näiden reittien kautta insuliini myös säätelee proteiinisynteesiä, lipogeneesiä ja estää glukoneogeneesiä ja lipolyysiä.

Metaboliset vaikutukset

  • Hiilihydraatit: lisää glukoosinottoa ja glykogeenisynteesiä maksassa ja lihaksissa, estää glukoneogeneesiä.
  • Rasvat: edistää rasvahappojen synteesiä ja triglyseridien varastoitumista sekä estää rasvakudoksen lipolyysiä.
  • Proteiinit: lisää aminohappojen ottoa ja proteiinisynteesiä solutasolla, estää proteiinikataboliaa.

Farmakologia ja lääkeinsuliinit

Diabeteksen hoidossa käytetään erilaisia insuliinivalmisteita, kuten lyhytvaikutteisia (esim. insuliini lispro, aspart), keskipitkiä ja pitkävaikutteisia (esim. glargiini, deteremi, degludek). Useimmat nykyinsuliinit valmistetaan rekombinanttiteknologialla bakteereissa tai hiivoissa; näin saadaan ihmisen insuliinille lähellä olevaa tuotetta, joka vähentää allergiariskiä verrattuna eläinperäiseen insuliiniin. Insuliinia annetaan pääasiassa subkutaanisesti, mutta on olemassa myös insuliinipumppuja ja joitakin vaihtoehtoisia antoreittejä (esim. inhalaatio).

Mittaaminen, biologiset merkkiaineet ja turvallisuus

C-peptidiä mitataan usein erottamaan kehon oma insuliinintuotanto ja ruiskutettu insuliini, koska C-peptidi vapautuu yhtäaikaisesti endogeenisen insuliinin kanssa mutta ei ole osa injektoitua valmistetta. Insuliiniannokset ilmoitetaan yleensä kansainvälisinä yksiköinä (IU). Hoidon riskeihin kuuluvat erityisesti hypoglykemia (veren sokerin liiallinen lasku) ja painonnousu; pitkäaikaisessa liiallisessa insuliinisignaloinnissa voi myös esiintyä lipohypertrofiaa ahteriin pistoskohdissa.

Insuliini, insuliiniresistenssi ja sairaudet

Insuliinivasteen heikkeneminen (insuliiniresistenssi) on keskeinen osa tyypin 2 diabetesta ja metabolista oireyhtymää. Pitkittynyt hyperinsulinemia voi olla sekä syy että seuraus lihavuuteen ja aineenvaihduntahäiriöihin. Insuliinin säätelyhäiriöillä on vaikutusta myös verenkiertoelimistöön ja keskushermostoon; tutkimuksessa on liitetty insuliinin toimintahäiriöitä mm. kognition muutoksiin ja joidenkin neurodegeneratiivisten sairauksien riskin nousuun.

Käytännön huomioita

  • Diabeteksen hoito perustuu yksilöllisiin tarpeisiin: ruokavalio, liikunta, suun kautta otettavat lääkkeet ja tarvittaessa insuliini.
  • Insuliinihoitoa käyttävien tulee seurata verensokeriaan säännöllisesti ja kouluttautua hypoglykemian tunnistamiseen ja hoitoon.
  • Uusin hoitoteknologia, kuten jatkuva glukoosimittaus (CGM) ja älykkäät insuliinipumput, auttaa tasaamaan verensokeria ja vähentämään hypoglykemian riskiä.

Insuliini on siis keskeinen hormoni, joka säätelee energiankäyttöä ja aineenvaihduntaa monipuolisesti. Sen puutos tai toimintahäiriö vaikuttaa laaja-alaisesti koko elimistöön, minkä takia insuliinin ymmärtäminen ja asianmukainen hoito ovat tärkeitä kansanterveysasioita.