Tổng quan về Insulin

Insulin là gì?

Insulin là hormone điều chỉnh lượng đường (glucose) trong máu và được sản xuất bởi các tế bào beta của đảo Langerhans trong tuyến tụy.

Insulin được tiết ra khi lượng đường trong máu tăng lên – chẳng hạn như sau bữa ăn. Khi lượng đường trong máu giảm, việc tiết insulin dừng lại và gan sẽ giải phóng glucose vào máu.

Insulin lần đầu tiên được báo cáo trong chiết xuất tuyến tụy vào năm 1921, được xác định bởi các nhà khoa học Canada Frederick G. Banting và Charles H. Best và nhà sinh lý học người Romania Nicolas C. Paulescu, người đang nghiên cứu độc lập và gọi chất này là “tuyến tụy”.

Sau khi Banting và Best phân lập insulin, họ bắt đầu nghiên cứu để thu được một chiết xuất tinh khiết và họ đã hoàn thành công việc này với sự giúp đỡ của nhà sinh lý học người Scotland J.J.R. Macleod và nhà hóa học người Canada James B. Collip. Banting và Macleod đã chia sẻ giải thưởng Nobel về sinh lý học và y học năm 1923 cho công trình của họ.

Gen mã hóa cho Insulin

Insulin được hình thành dưới dạng tiền chất protein tiền proinsulin. Điều này được mã hóa bởi một chuỗi 14kb trên gen INS.

Ở hầu hết các loài động vật bao gồm cả con người, người ta tìm thấy một gen duy nhất về insulin. Gen người nằm trên nhánh ngắn của nhiễm sắc thể số 11 ở vị trí 15,5 (11p15,5).

Gen insulin gần đây đã được giải mã ở dạng hoàn chỉnh trong các nghiên cứu về gen. Gen insulin của người và chuột đã được nhân bản và ADN đã được giải trình tự.

Người ta đã chứng minh rằng insulin của chuột và chuột cống giống hệt nhau và chúng có trình tự gen và tổ chức tương tự nhau, tương tự về trình tự di truyền với con người.

Kích hoạt và ức chế gen mã hóa Insulin

Gen insulin hầu như chỉ được biểu hiện ở tế bào β tuyến tụy (Đảo Langerhans). Glucose trong máu là chất kích thích chính điều chỉnh biểu hiện gen insulin và cho phép tế bào beta sản xuất insulin và duy trì lượng dự trữ insulin nội bào thích hợp để duy trì nhu cầu trao đổi chất.

Glucose trong máu hoạt động thông qua các yếu tố phiên mã như homeobox-1 tuyến tụy/tá tràng (PDX-1, chất tương đồng ở động vật có vú của MafA/L-Maf (MafA), Beta2/Neuro D (B2)) và kiểm soát tốc độ phiên mã, và sự ổn định của insulin mRNA. Chức năng này ở mức độ tổng hợp và bài tiết insulin.

Sản xuất insulin thấp trong bệnh tiểu đường có thể xảy ra nếu lượng glucose hoặc lipid trong máu tiếp tục cao. Điều này có thể dẫn đến nhiễm độc glucose (độc tính liên quan đến đường) hoặc nhiễm độc mỡ (độc tính liên quan đến chất béo). Hậu quả là chức năng tế bào β ở bệnh đái tháo đường týp 2 bị suy giảm, một phần là do ức chế biểu hiện gen insulin.

Độc tính glucoza này liên quan đến việc giảm hoạt động liên kết của PDX-1 và MafA và tăng hoạt động của C/EBPβ. Nồng độ glucose cao cũng dẫn đến tổn thương tế bào do tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS) dẫn đến stress oxy hóa. Nhiễm độc mỡ cũng dẫn đến sự tổng hợp ceramide de novo và liên quan đến việc ức chế chuyển vị hạt nhân PDX-1 và biểu hiện gen MafA.

Biến thể di truyền và bệnh tiểu đường

Có một số đột biến di truyền của gen INS. Có một gen đọc qua, INS-IGF2, có thể trùng lặp với gen INS ở vùng 5′ và với gen IGF2 ở vùng 3′.

Ví dụ, các biến thể di truyền quan trọng trong INS như rs689 và trong INSR (rs1799816) đã được chứng minh là có liên quan đến sự khởi phát của bệnh tiểu đường Loại 2 ở 3 nhóm dân tộc riêng biệt.

Hiểu được các biến thể di truyền và đa hình khác nhau làm thay đổi chuyển hóa insulin hoặc glucose như thế nào là chìa khóa để ngăn ngừa và điều trị bệnh tiểu đường trong tương lai.

Cấu trúc protein của Insulin

Cấu trúc của insulin ở các loài động vật khác nhau là khác nhau. Tuy nhiên, về cơ bản nó là một chuỗi protein tương tự nhau về nhiều mặt ở các loài động vật.

Insulin người có cấu trúc và chức năng gần giống nhất với insulin bò (bò) hoặc lợn (lợn). Insulin bò khác với insulin của người ở ba dư lượng axit amin và insulin lợn ở một.

Insulin từ một số động vật không xương sống và thậm chí cả cá có thể hữu ích về mặt lâm sàng ở người vì chúng có một số điểm tương đồng.

Insulin bình thường có hoạt tính sinh học là dạng đơn phân tử hoặc tồn tại dưới dạng một phân tử.

Insulin là một protein gồm hai chuỗi, chuỗi A (có 21 axit amin) và chuỗi B (có 30 axit amin), được liên kết với nhau bằng các nguyên tử lưu huỳnh.

Insulin có nguồn gốc từ một phân tử prohormone 74-amino-axit gọi là proinsulin. Proinsulin tương đối không hoạt động và trong điều kiện bình thường chỉ một lượng nhỏ được tiết ra.

Trong mạng lưới nội chất của tế bào beta, phân tử tiền insulin bị cắt ở hai vị trí, tạo thành chuỗi A và B của insulin và một peptide C không có hoạt tính sinh học xen vào.

Chuỗi A và B được liên kết với nhau bằng hai liên kết lưu huỳnh-lưu huỳnh (disulfide).

Proinsulin, insulin và peptide C được lưu trữ dưới dạng hạt trong tế bào beta, từ đó chúng được giải phóng vào mao mạch của đảo nhỏ để đáp ứng với các kích thích thích hợp. Những mao mạch này đổ vào tĩnh mạch cửa, mang máu từ dạ dày, ruột và tuyến tụy đến gan.

Tuyến tụy của một người trưởng thành bình thường chứa khoảng 200 đơn vị insulin và lượng insulin tiết ra trung bình hàng ngày vào tuần hoàn ở người khỏe mạnh dao động từ 30 đến 50 đơn vị.

Cấu trúc khi tổng hợp Insulin

Trong các tế bào beta của tuyến tụy, phân tử insulin ban đầu được sản xuất dưới dạng một phân tử đơn (preproinsulin) bao gồm 110 axit amin. Preproinsulin đi qua mạng lưới nội chất và 24 axit amin (“peptide tín hiệu”) bị loại bỏ nhờ hoạt động của enzyme từ một đầu của chuỗi, để lại một dạng khác (pro-insulin).

Proinsulin gấp nếp và liên kết để tạo nên cấu trúc cuối cùng cho phân tử. Sau đó proinsulin đi vào các túi hình thành từ thể Golgi.

Sau đó, phần giữa (“chuỗi C”) gồm 33 axit amin bị loại bỏ do tác động của enzyme prohormone Convertase 1 và 2, chuyển nó thành cấu trúc cuối cùng với 2 chuỗi A và B. Thêm 2 axit amin nữa bị loại bỏ bởi một enzyme khác carboxypeptidase E.

Sinh tổng hợp Insulin

Insulin chỉ được tổng hợp với số lượng đáng kể ở tế bào beta của tuyến tụy.

Vì là protein hoặc cấu trúc polypeptide nên nó được tổng hợp giống như hầu hết các protein khác thông qua phiên mã và dịch mã ADN thành chuỗi mRNA và axit amin hoặc chuỗi polypeptide. Sau đó, protein trải qua những thay đổi về cấu trúc để đạt được dạng cuối cùng.

Các bước tổng hợp Insulin

mRNA mã hóa insulin được dịch là tiền chất chuỗi đơn gọi là preproinsulin. Sau đó, việc loại bỏ peptit tín hiệu của nó trong quá trình đưa vào lưới nội chất sẽ tạo ra proinsulin.

Proinsulin bao gồm ba miền:

• chuỗi B đầu tận cùng amino
• một chuỗi đầu cuối cacboxy A
• một peptide kết nối ở giữa được gọi là peptide C

Trong mạng lưới nội chất, proinsulin tiếp xúc với một số endpeptidase đặc hiệu để kích thích peptide C. Điều này tạo thành dạng insulin trưởng thành. Insulin và peptide C tự do được đóng gói trong thể Golgi thành các hạt bài tiết tích tụ trong tế bào chất.

Bài tiết Insulin

Khi tế bào beta được kích thích thích hợp, insulin sẽ được tiết ra khỏi tế bào bằng quá trình xuất bào. Insulin sau đó khuếch tán vào các mạch máu nhỏ của tuyến tụy. Peptide C cũng được tiết vào máu nhưng không có hoạt tính sinh học nào được biết đến.

Một số yếu tố kích thích tiết insulin, nhưng quan trọng nhất cho đến nay là nồng độ glucose trong máu động mạch (được oxy hóa) tưới máu cho các đảo nhỏ.

• Khi nồng độ glucose trong máu tăng lên (tức là sau bữa ăn), một lượng lớn glucose sẽ được hấp thụ và chuyển hóa bởi các tế bào beta và sự tiết insulin sẽ tăng lên.
• Ngược lại, khi nồng độ glucose trong máu giảm thì sự tiết insulin cũng giảm; tuy nhiên, ngay cả khi nhịn ăn, một lượng nhỏ insulin vẫn được tiết ra.

Sự tiết insulin cũng có thể được kích thích bởi một số axit amin, axit béo, axit keto (sản phẩm của quá trình oxy hóa axit béo) và một số hormone do đường tiêu hóa tiết ra.

Sự tiết insulin bị ức chế bởi somatostatin và sự kích hoạt của hệ thần kinh giao cảm (nhánh của hệ thần kinh tự chủ chịu trách nhiệm về phản ứng chiến đấu hoặc bỏ chạy).

Điều hòa tổng hợp Insulin

Sự tổng hợp insulin được điều hòa bởi một số cơ chế, bao gồm:

• Điều hòa quá trình phiên mã từ gen insulin sang hình thành mRNA
• Tính ổn định của mRNA được hình thành
• Điều hòa quá trình dịch mã mRNA thành chuỗi polypeptide
• Điều hòa sự biến đổi hậu dịch mã và hình thành cấu trúc bậc bốn

Điều hòa bài tiết Insulin

Insulin được tiết ra chủ yếu để đáp ứng với nồng độ glucose trong máu tăng cao. Do đó, insulin được tiết ra khi cơ thể phát hiện lượng đường trong máu cao và giúp điều chỉnh lượng đường trong máu. Có một số kích thích khác như thị giác và vị giác của thức ăn, tăng nồng độ axit amin và axit béo trong máu cũng có thể thúc đẩy giải phóng insulin.

Các bước điều hòa giải phóng insulin bao gồm:

• Glucose từ máu được vận chuyển vào tế bào beta bằng cách khuếch tán thuận lợi thông qua chất vận chuyển glucose GLUT2.
• Điều này dẫn đến nồng độ glucose trong tế bào beta tăng cao. Glucose trải qua quá trình đường phân và giải phóng nhiều phân tử ATP năng lượng cao.
• Mức ATP cao dẫn đến đóng kênh kali (K+). Điều này dẫn đến sự khử cực màng gây ra sự bùng nổ canxi đến trong tế bào beta. Canxi đi vào thông qua các kênh canxi được điều khiển bằng điện áp (Ca²⁺).
• Tăng canxi trong tế bào dẫn đến sự xuất bào của các hạt bài tiết chứa insulin. Điều này là do sự kích hoạt của enzyme phospholipase C, enzyme này sẽ tách màng phospholipid phosphatidyl inositol 4 thành inositol 1 và diacylglycerol.
• Có những con đường khác cũng điều chỉnh việc giải phóng insulin. Một số trong số này bao gồm các axit amin từ protein ăn vào, acetylcholine, được giải phóng từ các đầu dây thần kinh phế vị (hệ thần kinh phó giao cảm), được giải phóng bởi các tế bào nội tiết ruột của niêm mạc ruột và peptide insulinotropic phụ thuộc glucose (GIP).
• Ba axit amin (alanine, glycine và arginine) hoạt động tương tự như glucose và gây ra sự giải phóng insulin bằng cách thay đổi điện thế màng của tế bào beta. Acetylcholine kích hoạt giải phóng insulin thông qua phospholipase C và GIP hoạt động thông qua adenyl cyclase.

Biến động trong việc giải phóng Insulin

Trong quá trình tiêu hóa (khoảng một hoặc hai giờ sau bữa ăn), việc giải phóng insulin không liên tục mà xảy ra theo từng đợt. Các dao động xảy ra trong khoảng thời gian 3–6 phút và dẫn đến sự thay đổi nồng độ insulin trong máu từ hơn ~ 800 pmol/l đến dưới 100 pmol/l.

Quá trình thoái hóa và phân giải Insulin

Sau khi tác động lên vị trí thụ thể, insulin có thể được giải phóng trở lại môi trường ngoại bào hoặc có thể bị tế bào phân hủy.

Sự thoái hóa liên quan đến việc hấp thụ hoặc nhấn chìm (nội bào) phức hợp thụ thể insulin, sau đó là hoạt động của enzyme phân hủy insulin.

Sự thoái hóa chủ yếu diễn ra ở gan. Một phân tử insulin do tế bào beta của tuyến tụy sản xuất sẽ bị thoái hóa trong vòng khoảng một giờ sau khi được đưa vào lưu thông lần đầu tiên.

Vai trò của Insulin trong cơ thể con người

Insulin là một loại hormone do tuyến tụy sản xuất, có một số chức năng quan trọng trong cơ thể con người, đặc biệt là kiểm soát lượng đường trong máu và ngăn ngừa tăng đường huyết.

Insulin cũng có tác dụng trên một số vùng khác của cơ thể, bao gồm tổng hợp lipid và điều hòa hoạt động của enzyme.

Insulin hoạt động chủ yếu để kích thích sự hấp thu glucose của ba loại mô—mỡ, cơ và gan—rất quan trọng trong quá trình chuyển hóa và dự trữ chất dinh dưỡng.

Giống như các hormone protein khác, insulin liên kết với các thụ thể cụ thể trên màng ngoài của tế bào đích, từ đó kích hoạt các quá trình trao đổi chất trong tế bào.

Tác dụng chính của insulin trong các tế bào này là kích thích sự di chuyển của các chất vận chuyển glucose (các phân tử làm trung gian cho sự hấp thu glucose của tế bào) từ bên trong tế bào đến màng tế bào.

• Ở mô mỡ: insulin kích thích sự hấp thu và sử dụng glucose. Sự hiện diện của glucose trong tế bào mỡ dẫn đến tăng hấp thu axit béo từ tuần hoàn, tăng tổng hợp axit béo trong tế bào và tăng quá trình este hóa (khi một phân tử axit liên kết với rượu) axit béo với glycerol để tạo thành chất béo trung tính. , dạng dự trữ của chất béo. Ngoài ra, insulin còn là chất ức chế mạnh sự phân hủy chất béo trung tính (lipolysis). Điều này ngăn chặn sự giải phóng axit béo và glycerol từ các tế bào mỡ, để dành chúng khi cơ thể cần (ví dụ: khi tập thể dục hoặc nhịn ăn). Khi nồng độ insulin trong huyết thanh giảm, quá trình phân giải lipid và giải phóng axit béo tăng lên.
• Trong mô cơ: insulin kích thích vận chuyển glucose và axit amin vào tế bào cơ. Glucose được lưu trữ dưới dạng glycogen, một phân tử lưu trữ có thể được phân hủy để cung cấp năng lượng cho sự co cơ trong khi tập thể dục và cung cấp năng lượng khi nhịn ăn. Các axit amin được vận chuyển vào tế bào cơ để đáp ứng với kích thích insulin được sử dụng để tổng hợp protein. Ngược lại, khi không có insulin, protein của tế bào cơ sẽ bị phân hủy để cung cấp axit amin cho gan để chuyển hóa thành glucose.
• Tại gan: insulin không cần thiết cho việc vận chuyển glucose vào tế bào gan nhưng nó có tác dụng sâu sắc đến quá trình chuyển hóa glucose ở các tế bào này. Nó kích thích sự hình thành glycogen và ức chế sự phân hủy glycogen (glycogenolysis) và tổng hợp glucose từ axit amin và glycerol (gluconeogen). Do đó, tác dụng chung của insulin là tăng dự trữ glucose và giảm sản xuất và giải phóng glucose ở gan. Những hoạt động này của insulin là đối ngược bởi glucagon, một loại hormone tuyến tụy khác được sản xuất bởi các tế bào ở đảo nhỏ Langerhans.

Insulin và quá trình trao đổi chất

Vai trò quan trọng nhất của insulin trong cơ thể con người là sự tương tác của nó với glucose để cho phép các tế bào của cơ thể sử dụng glucose làm năng lượng.

Tuyến tụy thường sản xuất nhiều insulin hơn để đáp ứng với sự gia tăng lượng đường trong máu, chẳng hạn như xảy ra sau khi ăn một bữa ăn. Điều này là do insulin hoạt động như một “chìa khóa” để mở các tế bào trong cơ thể để cho phép glucose được sử dụng làm nguồn năng lượng.

Ngoài ra, khi có lượng glucose dư thừa trong máu, tình trạng này được gọi là tăng đường huyết, insulin sẽ khuyến khích việc lưu trữ glucose dưới dạng glycogen trong gan, cơ và tế bào mỡ.

Những kho dự trữ này sau đó có thể được sử dụng sau này khi nhu cầu năng lượng cao hơn. Kết quả là có ít insulin hơn trong máu và mức đường huyết bình thường được phục hồi.

Insulin kích thích tổng hợp glycogen ở gan; tuy nhiên, khi gan bão hòa glycogen, một con đường khác sẽ diễn ra. Điều này liên quan đến việc hấp thu thêm glucose vào mô mỡ, dẫn đến sự tổng hợp lipoprotein.

Ảnh hưởng khi không có Insulin

Khi không có insulin, cơ thể không thể sử dụng glucose làm năng lượng trong tế bào.

Kết quả là glucose vẫn còn trong máu và có thể dẫn đến tăng đường huyết.

Tăng đường huyết mãn tính là đặc trưng của bệnh đái tháo đường và nếu không được điều trị sẽ gây ra các biến chứng nghiêm trọng, chẳng hạn như tổn thương hệ thần kinh, mắt, thận và tứ chi.

Trong những trường hợp nghiêm trọng, việc thiếu insulin và giảm khả năng sử dụng glucose làm nguồn năng lượng có thể dẫn đến việc phụ thuộc vào lượng mỡ dự trữ làm nguồn năng lượng duy nhất. Sự phân hủy của những chất béo này có thể giải phóng xeton vào máu, có thể dẫn đến tình trạng nghiêm trọng gọi là nhiễm toan keton (ketoacidosis).

Các chức năng khác của Insulin

Ngoài việc điều hòa lượng glucose, insulin còn đóng vai trò ở các khu vực khác của cơ thể. Để đạt được mục đích này, insulin có thể tham gia vào:

• Sửa đổi hoạt động của enzyme và các phản ứng xảy ra trong cơ thể.
• Xây dựng cơ bắp sau khi bị ốm hoặc chấn thương thông qua việc vận chuyển axit amin đến mô cơ, cần thiết để sửa chữa tổn thương cơ bắp và tăng kích thước cũng như sức mạnh. Insulin giúp điều chỉnh sự hấp thu các axit amin, sao chép ADN và tổng hợp protein.
• Quản lý quá trình tổng hợp lipid bằng cách hấp thu vào các tế bào mỡ, sau đó chuyển hóa thành chất béo trung tính.
• Quản lý sự phân hủy protein và lipid do sự thay đổi của tế bào mỡ.
• Sự hấp thu axit amin và Kali vào tế bào không thể diễn ra nếu không có insulin.
• Quản lý sự bài tiết Natri và lượng chất lỏng trong nước tiểu.
• Tăng cường trí nhớ và khả năng học tập của não.

Các bệnh liên quan tới Insulin

Insulin và bệnh tiểu đường

Việc sản xuất insulin không đủ là nguyên nhân gây ra tình trạng gọi là đái tháo đường.

Đái tháo đường là một thuật ngữ bao hàm tất cả tình trạng tăng đường huyết hoặc lượng đường trong máu quá mức. Có nhiều phân loại khác về bệnh đái tháo đường. Bao gồm các tình trạng sau:

• Bệnh tiểu đường loại 1 hoặc đái tháo đường phụ thuộc Insulin (Insulin dependent diabetes mellitus – IDDM) – Ở những bệnh nhân này có cơ chế tự miễn dịch trong đó các tế bào miễn dịch của chính cơ thể tấn công các tế bào beta sản xuất insulin của tuyến tụy. Điều này dẫn tới tình trạng thiếu hụt insulin tuyệt đối. Những bệnh nhân này cần được bổ sung insulin tiêm từ bên ngoài.
• Bệnh tiểu đường loại 2 hoặc không phụ thuộc insulin (Non insulin dependent diabetes mellitus – NIDDM) – Đây là tình trạng cơ thể không sản xuất đủ lượng insulin cần thiết. Vì vậy có sự thiếu hụt insulin tương đối. Tính nhạy cảm di truyền, yếu tố môi trường, béo phì, thiếu tập thể dục, kháng insulin… có thể dẫn đến thiếu hụt insulin tương đối.
• Bệnh tiểu đường thai kỳ – Một số phụ nữ mang thai cần nhiều insulin hơn mức cơ thể có thể sản xuất trong thai kỳ. Đây cũng là tình trạng thiếu insulin tương đối.
• Suy giảm dung nạp glucose và tiền tiểu đường – Tiền tiểu đường là tình trạng lượng đường trong máu cao hơn bình thường nhưng chưa đủ cao để chẩn đoán bệnh tiểu đường. Tình trạng này đôi khi được gọi là suy giảm đường huyết lúc đói (IFG) hoặc suy giảm dung nạp glucose (IGT). Những người mắc bệnh tiểu đường có nguy cơ mắc bệnh tiểu đường type 2 cao hơn .

U tiết insulin

Đây là những khối u của tế bào beta tuyến tụy (Insulinoma) dẫn đến sản xuất quá nhiều insulin và dẫn đến hạ đường huyết.

Tuy nhiên, chỉ riêng mức đường huyết không đủ để chẩn đoán u insulin.

Mức insulin lúc đói lớn hơn 24 mU/mL được tìm thấy ở khoảng 50% bệnh nhân mắc u insulin.

Giá trị insulin lớn hơn 7 mU/mL sau một thời gian nhịn ăn kéo dài hơn với lượng đường trong máu dưới 40 mg/dL cũng làm tăng nghi ngờ về u insulin.

Các phép đo proinsulin và C peptide cũng đã được chứng minh là có giá trị ở những bệnh nhân nghi ngờ bị hạ đường huyết thực thể.

Hội chứng chuyển hóa

Hội chứng chuyển hóa là sự kết hợp của nhiều rối loạn lâm sàng tạo thành hội chứng.

Ban đầu nó được gọi là Hội chứng X bởi Gerald Reaven, Hội chứng Reaven sau Reaven, CHAOS ở Úc (từ các dấu hiệu dường như đi cùng nhau) và đôi khi là tiền tiểu đường.

Nguyên nhân cơ bản có thể là do tình trạng kháng insulin của bệnh tiểu đường type 2.

Hội chứng chuyển hóa được định nghĩa là sự hiện diện của bất kỳ 3 tình trạng nào sau đây:

• Số đo vòng eo từ 100 cm trở lên đối với nam và 90 cm trở lên đối với nữ.
• Rối loạn mỡ máu hoặc rối loạn cholesterol trong máu. Điều này có nghĩa là: mức chất béo trung tính từ 150 mg/dL trở lên hoặc đang dùng thuốc điều trị mức chất béo trung tính tăng cao. HDL, hay mức cholesterol “tốt”, dưới 40 mg/dL đối với nam và dưới 50 mg/dL đối với nữ hoặc đang dùng thuốc để điều trị mức HDL thấp.
• Huyết áp từ 130/85 trở lên hoặc đang dùng thuốc điều trị huyết áp cao.
• Đường huyết lúc đói từ 100 mg/dL trở lên hoặc đang dùng thuốc điều trị tăng đường huyết.

Hội chứng buồng trứng đa nang

Hội chứng buồng trứng đa nang hay (Polycystic ovarian syndrome – PCOS) là hội chứng phức tạp ở phụ nữ bao gồm các đặc điểm không rụng trứng (không sản xuất trứng từ buồng trứng), dư thừa androgen, rậm lông (thừa lông mặt), vô sinh…

Hầu hết phụ nữ mắc PCOS cũng biểu hiện các đặc điểm của hội chứng chuyển hóa, bao gồm kháng insulin, béo phì và rối loạn lipid máu hoặc cholesterol. Có nguy cơ cao mắc bệnh tiểu đường type 2.

Thuốc Insulin

Bệnh nhân tiểu đường nặng cần tiêm insulin định kỳ.

Insulin được sử dụng dưới dạng thuốc tiêm trong điều trị tình trạng thiếu insulin (tiểu đường type 1) và thiếu hụt insulin tương đối (tiểu đường type 2).

Các chế phẩm insulin có nhiều loại và loại phụ thuộc vào tốc độ tác dụng, thời điểm đạt đỉnh và tác dụng kéo dài bao lâu.

Insulin có sẵn ở nhiều mức độ khác nhau; phổ biến nhất là U-100. Tất cả insulin đang sử dụng đều được sản xuất trong phòng thí nghiệm, nhưng insulin động vật vẫn đang được sử dụng ở một số nơi trên thế giới.

Insulin không thể dùng dưới dạng thuốc viên vì nó sẽ bị phân hủy trong quá trình tiêu hóa giống như protein trong thức ăn. Insulin phải được tiêm vào lớp mỡ dưới da để nó đi vào máu. Trong một số trường hợp hiếm gặp, insulin có thể dẫn đến phản ứng dị ứng tại chỗ tiêm. 

Insulin động vật

Insulin lợn và insulin bò rất giống insulin người. Trong nhiều năm, insulin được người mắc bệnh tiểu đường sử dụng được sản xuất từ ​​tuyến tụy của những động vật này.

Bệnh nhân tiểu đường đầu tiên sử dụng Insulin

Vào tháng 1 năm 1922, insulin bò lần đầu tiên được tiêm cho người. Nó vẫn còn bẩn đến mức sau lần tiêm insulin đầu tiên, Leonard Thompson đã có một vết chai hoặc vết thương 7,5 cm ở vị trí tiêm trên mông trái. James Collip, tiếp tục công việc tinh chế chiết xuất insulin để làm cho nó an toàn hơn và hiệu quả hơn.

Elizabeth Hughes, một trong những bệnh nhân tiểu đường đầu tiên được điều trị bằng insulin cũng bị hạ đường huyết liên quan đến insulin. Cô cũng bị đau và sưng ở chỗ tiêm, đặc biệt là khi tiêm một lượng lớn insulin.

Sau thành công ban đầu vào năm 1936, protamine, một loại protein nhẹ, được sử dụng để phát triển insulin giải phóng chậm. Protamine và kẽm kích hoạt insulin tác dụng chậm. Insulin kẽm protamine (PZI) là một loại insulin có tác dụng kéo dài trong 24–36 giờ.

Năm 1950, insulin isophane NPH (neutral protamine Hagedorn) được sản xuất. Điều này cũng liên kết với protamine. Nó có tác dụng tối đa trong 24 giờ và có thể trộn với bất kỳ tỷ lệ insulin thông thường tác dụng nhanh nào.

Năm 1951, insulin ‘lente’ vô định hình (IZS) – semilente, lente và ultralente – đã được phát triển. Tỷ lệ kẽm trong chế phẩm đã thay đổi thời gian, thời điểm khởi phát và tác dụng đỉnh điểm. Năm 1956, thuốc uống trị đái tháo đường đầu tiên (Sulfonamide như tolbutamide, carbutamide và các dẫn xuất biguanide như metformin, phenformin) – đã xuất hiện trên thị trường.

Năm 1974, kỹ thuật tinh chế sắc ký đã được phát triển để sản xuất insulin động vật có độ tinh khiết cao (tạp chất protein dưới 1 pmol/l).

Insulin sinh tổng hợp là gì?

Giữa năm 1963 và 1966, các nhà nghiên cứu Đức Meienhofer và cộng sự lần đầu tiên tổng hợp hóa học insulin ở người trong phòng thí nghiệm.

Năm 1975, insulin tổng hợp hoàn toàn được tổng hợp trong phòng thí nghiệm của Ciba-Geigy ở Basel.

Năm 1978, các nhà khoa học từ tập đoàn công nghệ sinh học Genentech ở San Francisco, California, đã thành công trong việc sử dụng plasmid biến đổi gen của vi khuẩn E. coli để tổng hợp insulin. Đây được gọi là công nghệ ADN tái tổ hợp vẫn đang được sử dụng cho đến ngày nay.

Ngày nay việc điều trị bệnh đái tháo đường chủ yếu dựa vào dạng insulin của người được tạo ra bằng công nghệ ADN tái tổ hợp.

Đặc điểm của thuốc Insulin

Các chế phẩm insulin được đặc trưng bởi ba đặc điểm chính:

• Bắt đầu tác dụng – khoảng thời gian trước khi insulin vào máu và bắt đầu hạ đường huyết.
• Đỉnh tác dụng – Thời điểm insulin đạt hiệu quả tối đa trong việc hạ đường huyết.
• Khoảng thời gian – khoảng thời gian insulin tiếp tục hạ đường huyết.

Các loại thuốc Insulin

• Insulin tác dụng nhanh: bắt đầu phát huy tác dụng khoảng 15 phút sau khi tiêm, đạt cực đại trong khoảng một hoặc hai giờ sau khi tiêm và kéo dài từ hai đến bốn giờ. Các loại: insulin aspart (Fiasp, NovoLog) Insulin glulisine (Apidra) và insulin lispro (Admelog, Humalog, Lyumjev).
• Insulin tác dụng ngắn hoặc thường xuyên thường đi vào máu trong vòng 30 phút sau khi tiêm, đạt cực đại từ hai đến ba giờ sau khi tiêm và có hiệu quả trong khoảng ba đến sáu giờ. Loại: Người thường xuyên (Humulin R, Novolin R, Velosulin R).
• Insulin tác dụng trung gian thường đi vào máu khoảng 2 đến 4 giờ sau khi tiêm, đạt cực đại từ 4 đến 12 giờ sau đó và có hiệu quả trong khoảng 12 đến 18 giờ. Các loại: NPH (Humulin N, Novolin N, ReliOn).
• Insulin tác dụng kéo dài đi vào máu vài giờ sau khi tiêm và có xu hướng làm giảm lượng đường trong máu tới 24 giờ. Các loại: degludec (Tresiba), detemir (Levemir) và glargine (Basaglar, Lantus).
• Tác dụng cực dài sẽ đến dòng máu trong 6 giờ, không đạt cực đại và kéo dài khoảng 36 giờ hoặc lâu hơn. Loại: glargine U-300 (Toujeo).

Insulin trộn sẵn có thể hữu ích cho những người gặp khó khăn khi rút insulin ra khỏi hai chai và đọc đúng hướng dẫn cũng như liều lượng. Dạng bào chế này cũng hữu ích cho những người có thị lực kém hoặc khéo léo và thuận tiện cho những người mắc bệnh tiểu đường đã ổn định nhờ sự kết hợp này.

Vào năm 2015, một sản phẩm insulin dạng hít, Afrezza, đã có mặt ở Hoa Kỳ. Afrezza là một loại insulin dạng hít tác dụng nhanh được dùng vào đầu mỗi bữa ăn và có thể được sử dụng bởi người lớn mắc bệnh tiểu đường loại 1 hoặc loại 2. Afrezza không phải là chất thay thế cho insulin tác dụng kéo dài. Afrezza phải được sử dụng kết hợp với insulin tác dụng kéo dài dạng tiêm ở bệnh nhân tiểu đường tuýp 1 và bệnh nhân tiểu đường tuýp 2 sử dụng insulin tác dụng kéo dài.

• Insulin dạng hít bắt đầu hoạt động trong vòng 12 đến 15 phút, đạt cực đại sau 30 phút và ra khỏi hệ thống của bạn sau 180 phút. Loại: Hệ thống hít insulin Technosphere (Afrezza).

Sức mạnh Insulin

Insulin được cung cấp trong lọ dưới dạng chất lỏng hòa tan hoặc lơ lửng.

Tuy nhiên, các giải pháp có điểm mạnh khác nhau.

Sức mạnh được sử dụng phổ biến nhất ở Hoa Kỳ hiện nay là U-100, có nghĩa là có 100 đơn vị insulin trên mỗi mililit chất lỏng.

Các đơn vị khác bao gồm U40, có 40 đơn vị insulin trên mỗi mililit chất lỏng.

Hiện tại U40 đã bị loại bỏ trên khắp thế giới, nhưng có thể vẫn còn tìm thấy nở một số nơi như Châu Âu và Châu Mỹ Latinh (và insulin U-40 vẫn được sử dụng trong chăm sóc thú y) .

Phụ gia Insulin

Các chế phẩm insulin sinh tổng hợp có thêm thành phần. Những chất này ngăn chặn vi khuẩn phát triển và giúp duy trì sự cân bằng trung tính giữa axit và bazơ.

Trong một số trường hợp hiếm hoi, chất phụ gia có thể gây ra phản ứng dị ứng.

Insulin được cung cấp như thế nào?

Có nhiều thiết bị khác nhau có sẵn để tiêm insulin, bao gồm:

• Tiêm – đây là cách sử dụng insulin phổ biến nhất. Ống tiêm insulin phải được sử dụng cùng với lọ insulin (10 ml).
• Thiết bị phân phối insulin – thiết bị có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau. Có thể có hộp insulin (3ml, chứa 300 đơn vị insulin) vừa với thiết bị. Khi hoàn tất, hộp mực mới sẽ được lắp vào. Có thể có những thiết bị bút được nạp sẵn insulin.

***Thông tin chỉ có giá trị tham khảo. Không thay thế chỉ định của Bác sĩ***

Tài liệu tham khảo

• https://diabetes.org/health-wellness/medication/insulin-basics
• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK278938/
• https://www.cdc.gov/diabetes/basics/type-1-types-of-insulin.html
• https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/insulin
• https://en.wikipedia.org/wiki/Insulin