Уявіть тиху лабораторію всередині вашого тіла, де щосекунди народжується гормон, що тримає цукор у крові під контролем, ніби досвідчений диригент оркестру. Де виробляється інсулін? Відповідь проста й водночас захоплива: виключно в бета-клітинах острівців Лангерганса підшлункової залози. Ці крихітні “острови” – скупчення спеціалізованих клітин – синтезують до 50 одиниць інсуліну на добу в здоровому організмі дорослої людини, реагуючи блискавично на кожен шматок хліба чи солодкий фрукт.
Підшлункова залоза, цей скромний орган вагою близько 80 грамів, ховається за шлунком, ніби невидимий стражник. Її ендокринна частина – лише 1-2% маси – зосереджена в мільйонах острівців, де бета-клітини становлять 50-70% від усіх клітин цих структур. Без них цукор у крові б skyrocketed, перетворюючи енергію на отруту. А тепер зануримося глибше в цю мікросвітську фабрику.
Кожен острівець Лангерганса – це жива спільнота: бета-клітини поруч з альфа (глюкагон), дельта (соматостатин) та інші, що координують баланс. Назва “острівці” з’явилася 1869 року, коли німецький студент Пауль Лангерганс помітив їх під мікроскопом – бліді плями серед темної екзокринної тканини, яка виділяє травні соки. Сьогодні ми знаємо: саме тут, у β-клітинах, розгортається драма синтезу інсуліну.
Підшлункова залоза: подвійна роль диригента
Підшлункова залоза – унікальний орган з двома обличчями. Екзокринна частина, ніби промислові конвеєри, виробляє ферменти для перетравлення їжі: амілазу для крохмалю, ліпазу для жирів, трипсин для білків. Але ендокринна – це елітна лабораторія гормонів, де острівці Лангерганса плавають у “море” екзокринних клітин, забезпечуючи 1-2 мільйони таких островів на грам тканини.
Розташована в дугоподібній позиції, залоза простягається від дванадцятипалої кишки до селезінки, пронизана протоками та судинами. Кровопостачання ідеальне: артерії несуть глюкозу прямо до бета-клітин через GLUT2-транспортери, а вени вимивають свіжий інсулін у порталну вену печінки. Ця анатомія робить підшлункову чутливою до запалень чи травм – панкреатит може паралізувати виробництво.
- Екзокринна тканина (98-99%): ацинуси та протоки для ферментів, що борються з їжею в кишечнику.
- Ендокринна (1-2%): острівці з бета-клітинами – серце інсулінової справи, де гормон пакується в гранули з цинком.
- Сполучна тканина: фіброзний каркас, що захищає від механічних пошкоджень.
Після цього списку зрозуміло: порушення балансу між частинами веде до хаосу. Наприклад, хронічний панкреатит руйнує острівці, провокуючи вторинний діабет. А в здоровому тілі все гармонійно – інсулін тече рікою, годуючи м’язи та мозок.
Острівці Лангерганса: мікрокосмос гормонів
Острівці – це не просто клітини, а складні спільноти діаметром 0,1-0,5 мм, де бета-клітини утворюють центральний кластер. Їхні мембрани з’єднані геп джанкціями, дозволяючи синхронні спалахи секреції, ніби хор співає в унісон. Кожна бета-клітина – фабрика з ендоплазматичним ретикулумом, апаратом Гольджі та секреторними гранулами, заповненими кристалами інсуліну.
У дорослої людини близько 1 млрд бета-клітин, здатних регенерувати повільно – до 0,1% на добу. Але при діабеті 1 типу імунна атака знищує 90% з них. Альфа-клітини (20%) протидіють інсуліну глюкагоном, дельта (5-10%) – соматостатином для гальмування обох. Ця тет-а-тет драма тримає глюкозу в нормі 4-5,5 ммоль/л натщесерце.
| Тип клітин | Гормон | Функція | Відсоток в острові |
|---|---|---|---|
| Бета (β) | Інсулін | Знижує глюкозу | 50-70% |
| Альфа (α) | Глюкагон | Підвищує глюкозу | 20-30% |
| Дельта (δ) | Соматостатин | Гальмує секрецію | 5-10% |
| PP (F) | Панкреатичний поліпептид | Регулює апетит | 1-2% |
Джерела даних: uk.wikipedia.org. Ця таблиця показує, як природа балансує сили – жоден гормон не панує самотужки.
Синтез інсуліну: від гена до гранули
Синтез починається в ядрі бета-клітини, де ген INS на 11-й хромосомі транскрибується в пре-мРНК. Результат – препроінсулін, 110 амінокислот з сигнальним пептидом. Цей “посланець” ковзає в ендоплазматичний ретикулум, де пептидаза відтинає 24 амінокислоти, лишаючи проінсулін (86 амінокислот). Там же формуються три дисульфідні мости: два між A- і B-ланцюгами, один у A-ланцюзі.
У Гольджі апараті ферменти PC1/3 та PC2 розрізають проінсулін: B-ланцюг (30 aa) + C-пептид (31 aa) + A-ланцюг (21 aa). Інсулін кристалізується в гексамери з двома атомами цинку в гранулах, готових до екзоцитозу. Цей процес – шедевр еволюції, енергозатратний, але точний: одна клітина пакує 10 тисяч гранул!
- Транскрипція гена INS → препроінсулін (110 aa).
- Відщеплення сигнального пептиду → проінсулін (86 aa), згортання дисульфідних зв’язків.
- Протеоліз у Гольджі → інсулін + C-пептид.
- Упаковка в гранули з цинком → зберігання до сигналу.
Після списку: C-пептид – маркер ендогенного інсуліну, бо при ін’єкціях його немає. Рівень синтезу росте з глюкозою, амінокислотами як лейцин (uk.wikipedia.org).
Регуляція секреції: блискавична реакція на глюкозу
Коли глюкоза підскакує після їжі, вона влітає в β-клітину через GLUT2 – канал, завжди відкритий. Глюкокіназа (Km 5-10 мМ) фосфорилює її в глюкозо-6-фосфат, запускаючи гліколіз. ATP росте, закриває KATP-канали (Kir6.2/SUR1), мембрана деполяризується, відкриваються Ca2+-канали – і гранули вистрілюють інсулін за секунди!
Двофазна секреція: перша фаза – швидкий викид з readily-релізних гранул, друга – синтез нових. Інкретини GLP-1, GIP підсилюють на 50-70% при їжі. Пригнічувачі: адреналін, соматостатин. Нервова система: вагус стимулює, симпатична гальмує. Нормальна секреція – 0,5-1 Од/год базально, +10 Од після їжі.
Ключовий факт: Без глюкокінази бета-клітини сліпі до цукру – мутації викликають MODY.
Функції інсуліну: годувальник клітин
Інсулін – анаболічний король: зв’язується з рецепторами (тирозінкіназа), активує PI3K-Akt шлях. У м’язах/жирі GLUT4 виносить глюкозу всередину; печінка запасє глікоген, синтезує жири. Пригнічує ліполіз, глюконеогенез. Довгочасно: ростить м’язи, кістки, пригнічує апетит у мозку.
Щодня 30-50% глюкози йде на гліколіз, 30% на ліпогенез. Без інсуліну – кетоз, втрата ваги, кома. У мозку локальний інсулін годує нейрони, захищає від Альцгеймера.
Коли виробництво дає збій: цукровий діабет
Діабет 1 типу: аутоімунне знищення β-клітин, 5-10% випадків, 1,5 млн хворих в Україні (2025 дані МОЗ). Діабет 2: резистентність + виснаження клітин, 90%, 425 млн глобально (IDF 2021, прогноз 643 млн до 2030). Гестаційний – тимчасовий.
Симптоми: спрага, слабкість, але ускладнення – нейропатія, нефропатія, інфаркти. Терапія: інсулін для 1 типу, метформін + для 2.
Відкриття інсуліну: героїчна сага
1921 рік, Торонто: Фредерік Бантінг і Чарльз Бест видобули екстракт із підшлункових собак, врятували 14-річного хлопця Леонарда від коми. Нобелівська 1923 Бантінгу/Маклеоду. 1955 Сенгер розшифрував структуру. 1978 – перший рекомбінантний від Genentech.
Сучасне виробництво: від бактерій до біореакторів
Сьогодні 99% інсуліну – рекомбінантний: E.coli чи дріжджі продукують людський варіант. Лідери: Novo Nordisk (Данія), Eli Lilly (США), Sanofi (Франція). Ринок – $25 млрд (2025), з ростом через діабет-епідемію. Новинки: смарт-інсуліни, що реагують на глюкозу, та стовбурові клітини для трансплантації β-клітин (клінічні випроби 2026).
Цікаві факти про інсулін
- Один бета-клітина містить до 20 000 гранул – фабрика на повну!
- Інсулін тварин близький: свинячий відрізняється 1 aa, бичачий – 3, використовували до 1980-х.
- У мозку є “інсулін-мозок”, що контролює апетит, незалежно від підшлункової.
- Рекорд: дитина з діабетом вижила 1922 на собачому інсуліні, започаткувавши еру.
- 2025: перші імпланти стовбурових β-клітин без імуносупресії (NIH trials).
Ці перлини роблять тему живою – інсулін не просто гормон, а супергерой тіла.
Штучні підшлункові помпи імітують острівці, а генна терапія обіцяє відновити фабрику. Дослідження 2026 фокусуються на регенерації β-клітин з iPS-стовбурових, роблячи діабет хронічним пережитком. (pharmencyclopedia.com.ua)
Підтримуйте свою підшлункову: рухайтеся, їжте клітковину, уникайте переїдання – і фабрика працюватиме роками. Нові сенсори глюкози + AI роблять контроль легким, ніби смартфон стежить за цукром. Ця історія продовжується в лабораторіях світу…