Без инсулина: каким клеткам он не нужен?⁠⁠

Всем привет! Спрашивали - отвечаем :) Да, инсулин нужен не всем клеткам. Да, иногда даже тем клеткам, которым инсулин обычно нужен, иногда он не нужен. Нет, обойтись без инсулина нельзя, даже с учётом вышесказанного. Рассказываю, кто не знает.

На самом деле, часть клеток нашего тела - такие себе мародёры. Они таскают глюкозу из крови, наплевав на все инсулиновые приказы. К некоторым эти приказы вообще не относятся! В первую очередь это - нейроны. Священная корова нашего организма, которой всё можно. Ну, почти всё. Мозг - орган настолько важный, что эволюция не стала рисковать и связывать его питание с каким-то там гормоном. Ведь его надо сначала синтезировать (две минуты), ему надо распространиться с током крови (ещё пара минут)... А у нейронов этих минут просто НЕТ. Им нужна энергия здесь и сейчас, нет времени объяснять ждать. У этих клеток приоритетный, инсулин-независимый доступ к глюкозе 24/7.

Они для глюкозы оформляют VIP-пропуск. На их поверхности всегда торчит транспортёр глюкозы GLUT-3 (а в капиллярах мозга - GLUT-1). Эти переносчики всегда активны и работают по принципу облегчённой диффузии: если вокруг нейрона много глюкозы (в крови), а внутри - мало, они просто пропускают её внутрь, как через всегда открытую (эксклюзивно для них!) дверь. Таким образом, инсулин тут вообще никак не участвует. Мозг съедает десятки граммов чистой глюкозы в сутки, даже если у человека тяжелейший декомпенсированный диабет и своего инсулина нет.

Но фишка в том, что нейроны не умеют хранить глюкозу про запас. Им нужен её постоянный поток. Если уровень глюкозы в крови падает ниже критического (около 3 ммоль/л), мозг начинает буквально сбиваться, глохнуть и слепнуть - отсюда головокружение, спутанность сознания, нарушения зрения и слуха, ну и обмороки при гипогликемии. В отличие от состояния "высокий сахар" (т.е. когда в крови много глюкозы), эта ситуация требует незамедлительного решения, срочных мер в виде куска сахара в рот, инъекции (если жевание/глотание уже отключилось), вызова скорой помощи и т.п.

Второе - эритроциты. У красных кровяных телец нет митохондрий (клеточных "электростанций"). Всю энергию они получают исключительно за счёт бескислородного расщепления глюкозы (гликолиза). Им нужно питаться постоянно и просто. Используется GLUT-1 и всё та же идея облегчённой диффузии, что и в мозге: есть градиент концентрации - глюкоза проходит. Инсулин им не нужен.

Третье - клетки печени. Они и подчиняются инсулину, и нет. Безинсулиновый путь использует транспортёр GLUT-2. Его ключевая особенность - низкое сродство к глюкозе, и он работает как двусторонний клапан. Если в крови глюкозы очень много, GLUT-2 пропустит её внутрь клетки пассивно, без инсулина. Но, поскольку у печени важная функция (одна из!) не только забирать, но и отдавать глюкозу обратно в кровь, нужна вот такая двусторонняя связь. И выброс глюкозы инсулин как раз жёстко подавляет. При СД1, когда инсулина нет, печень теряет управление и бесконтрольно фигачит глюкозу в кровь, усугубляя гипергликемию. Это - ответ на вопрос "А почему при СД1 нельзя просто не есть углеводы с какой-нибудь кето-диетой и обойтись без инсулина". Нельзя. Потому что.

Четвёртое: мышцы, наконец. Очень распространённый миф: если заниматься спортом, то можно обойтись без инсулина. Сахар мол будет и так снижаться. Так вот, это НЕВЕРНО. В мифе про спорт пропущено очень важное слово: чтобы обойтись без инсулина, заниматься спортом потребуется беспрерывно. Понятно, что это - чисто теоретическое предположение. Никто и никогда не сможет жить в режиме постоянной мышечной работы. (Возможно, какое-то время и сможет, считанные часы, но очень недолго и очень несчастливо). Почему это не работает? В нормальном режиме мышечным клеткам нужен инсулин. Только во время работы (и сразу после неё) действительно активируется безинсулиновый путь получения глюкозы. Логика в нём та же, что и с нейронами: глюкоза нужна прямо вот сейчас? Нет времени ждать инсулин, задействуем план Б. Это очень недолгий и ненадёжный путь для мышечной клетки. Буквально, аварийный способ. Штатно - с инсулином. Во-вторых, инсулин регулирует ещё массу всего важного, и без него никак, в любом случае. Даже если запустить анжуманя и бегит отжимания и бег бесконечно.

Так что, у мышечных клеток два пути. В состоянии покоя они - вполне типичные законопослушные граждане клетки. Чтобы впустить глюкозу, им обязательно нужен инсулин (даёт команду транспортёру глюкозы GLUT-4). А сокращение мышцы тратит энергию (АТФ) и повышает уровень АМФ. Он включает "датчик энергии" клетки - фермент AMPK. Он отдаёт приказ: "Срочно доставить топливо!" И транспортёры GLUT-4 выводятся на поверхность без всякой команды инсулина. Параллельно работает кальциевый механизм (ионы Ca2+, которые запускают само сокращение).

Вот почему физическая нагрузка в каком-то смысле работает при инсулинрезистентности (СД2). Она заставляет мышцы забирать глюкозу в обход сломанного инсулинового сигнала, снижая сахар в крови здесь и сейчас. Но это работает, повторяю, только во время и после тренировки. Всегда пользоваться этим механизмом не выйдет. В покое мышцы снова требуют инсулин.

Что интересно, есть такая штука, тиоктовая кислота, так вот она тоже работает по безинсулиновому пути. У неё отдельная история. Рассказать? Пока ограничусь кратким: нет, она никак не заменит организму инсулин. Его организму заменяет инсулин, сделанный на фабрике и введённый в оный организм инъекцией.

Короче. Некоторые клетки умеют усваивать глюкозу без инсулина. Но это НИКАК не означает ненужность инсулина или, при его нехватке, инсулинотерапии. Инсулиннезависимое усвоение - это экстренная/аварийная система для важных органов и спецпропуск для работающих мышц. Она не годится для поддержания всего метаболического порядка. Если кто-то предлагает игнорировать врачебное назначение инсулина с мотивацией "а наши клетки и сами могут есть глюкозу" - слать, гнать и насмехаться над ним.

Я - Злобная Биохимичка. НЕ врач. Дзен вот. Там то же самое, просто ссылка нужна на него, иначе их дурацкие алгоритмы пишут "заимствование контента". Ага, сама у себя заимствую... Всем донам, как всегда, благодарность. Вы убеждаете меня, что это не зря)

Пруфы и что ещё почитать о:

Thorens B., Mueckler M. Glucose transporters in the 21st Century. Обзор по всем GLUT. PubMed.

Holloszy J.O. Exercise-induced increase in muscle insulin sensitivity. Собственно, открытие инсулин-независимого пути. PubMed.

Richter E.A., Hargreaves M. Exercise, GLUT4, and skeletal muscle glucose uptake. Детальный механизм этой истории с AMPK. PubMed.

Rizza R.A. Pathogenesis of fasting and postprandial hyperglycemia in type 2 diabetes: implications for therapy. Тут про печень и её роль в углеводном обмене. PubMed.

Wilcox G. Insulin and insulin resistance. Про системное значение инсулина, в частности. PubMed.