Insulin produceres i bugspytkirtlens betaceller. Når blodsukkeret stiger efter et måltid, kan cellerne frigive mere af det insulin, de har lagret. Det sker gennem en kæde af ændringer i stofskifte, ionkanaler og elektrisk spænding.
I videoen tegner og forklarer jeg signalvejen. Herunder adskiller vi tre spørgsmål: Hvor dannes insulin, hvordan frigives det, og hvad gør det derefter i kroppen?
Hvor produceres insulin?
Bugspytkirtlen indeholder små cellegrupper, de Langerhanske øer. Betacellerne, også skrevet β-celler, danner insulin. Alfacellerne i samme øer danner glukagon. Hormonerne er med til at regulere blodsukkeret.
Insulin er et peptidhormon. Det dannes ved proteinsyntese som et forstadie, der bearbejdes til færdigt insulin. Hormonet opbevares i sekretvesikler, små membranblærer. Produktion og frigivelse er altså forskellige processer.
1. Betacellen optager og omsætter glukose
Glukose passerer ind i betacellen gennem glukosetransportere. I mange undervisningsmodeller og i videoen er GLUT2 vist. Hos voksne mennesker er GLUT1 imidlertid en væsentlig og ofte dominerende transporter; GLUT2 har en større rolle i den klassiske model baseret på gnavere.
Det centrale princip er, at cellen registrerer glukosetilførslen gennem sit stofskifte. Glukosen fosforyleres af glukokinase og omsættes gennem glykolyse og videre respiration. Når mere glukose omsættes, stiger forholdet mellem ATP og ADP.
2. ATP-følsomme kaliumkanaler lukker
Betacellens membran indeholder ATP-følsomme kaliumkanaler, KATP-kanaler. Når ATP/ADP-forholdet stiger, øges kanalernes tendens til at lukke. Dermed strømmer mindre K⁺ ud gennem dem.
Fordi kaliumioner er positivt ladede, bidrager den mindre udadgående strøm til, at indersiden bliver mindre negativ. Det kaldes depolarisering. Vi beskriver en ændring i spændingsforskellen over membranen, ikke at cellen bliver fyldt med store mængder ekstra kalium.
3. Calciumkanaler åbner
Spændingsændringen åbner spændingsstyrede calciumkanaler. Ca²⁺ strømmer ind, drevet af sin elektrokemiske gradient. Koncentrationen af calcium stiger derfor inde i betacellen. Se grundlaget under kanaler, pumper og gradienter.
4. Calcium udløser exocytose af insulin
Den øgede calciumkoncentration bidrager til, at insulinholdige vesikler smelter sammen med cellemembranen og tømmer deres indhold ud af cellen. Denne proces kaldes exocytose. Insulinet kan herefter føres videre med blodet.
Glukoseomsætning → øget ATP/ADP → lukning af KATP-kanaler → depolarisering → calciumindstrømning → insulinfrigivelse.
Det er en grundmodel for den glukoseudløste frigivelse. Andre signaler kan forstærke eller hæmme processen. Tarmhormonet GLP-1 forstærker fx den glukoseafhængige frigivelse gennem signalering inde i cellen; se forklaringen af GLP-1 og semaglutid.
Hvad gør insulin ved målcellernes glukoseoptagelse?
Insulin binder til insulinreceptorer på målcellerne. I især muskel- og fedtceller medfører signaleringen, at flere GLUT4-transportere flyttes fra indre blærer til cellemembranen. Det giver mulighed for større optagelse af glukose.
Insulin er altså hverken en kanal, som glukosen går igennem, eller et enzym, der klipper glukose. Det er et signal til cellen. Mange andre celler optager glukose gennem insulin-uafhængige transportere.
Leveren, lagring og negativ feedback
Insulin fremmer også lagring af glukose som glykogen og hæmmer leverens glukoseproduktion. Leverens glukosetransport reguleres ikke ved samme GLUT4-mekanisme som i muskel- og fedtceller.
Når blodsukkeret falder igen, aftager den glukoseudløste stimulering af betacellerne. Det er et eksempel på negativ feedback: Reguleringen modvirker den oprindelige ændring. Få det samlede overblik på siden om insulin og blodsukker.
Tegn og forklar årsagskæden
Tegn en betacelle og en muskelcelle ved siden af hinanden. På betacellen markerer du glukosetransport, ATP, kaliumkanaler, calciumkanaler og exocytose. På muskelcellen markerer du insulinreceptor og GLUT4. Forklar forskellen mellem at frigive et hormon og at reagere på det.
