Beta-ćelija

Beta-ćelija
Gornja fotografija prikazuje mišji pankreasni otočič kako se vidi pomoću svietlosne mikroskopije. Beta-ćelije se mogu prepoznati po zelenom insulinskom bojenju. Glukagon je označen crvenom bojom, a ćelijska jedra plavom.
Ljudski Langerhansovi otočići
Detalji
SistemEndokrini sistem
LokacijaGušterača
FunkcijaLučenje insulina
Identifikatori
Latinski'Endocrinocytus B; insulinocytus'
THTH {{{2}}}.html HH3.04.02.0.00026 .{{{2}}}.{{{3}}}
FMA85704
Anatomska terminologija

Beta-ćelije (β-ćelije) su tip ćelija u gušteračinim otočićima koje sintetiziraju i luče insulin i amilin. Beta-ćelije čine 50 – 70% ćelija u ljudskim otočićima.[1] Kod pacijenata sa dijabetesom tipa 1, masa i funkcija beta-ćelija su smanjene, što dovodi do nedovoljnog lučenja insulina i hiperglikemije.[2]

Funkcija

[uredi | uredi izvor]

Primarna funkcija beta-ćelija je da proizvode i oslobađaju insulin i amilin. Oba su hormoni koji snižavaju glukozu u krvi različitim mehanizmima. Beta-ćelije mogu brzo reagirati na skokove koncentracije glukoze u krvi, tako što luče dio svog uskladištenog insulina i amilina, a istovremeno proizvode više.[3]

Sinteza insulina

[uredi | uredi izvor]

Beta ćelije su jedino mesto sinteze insulina kod sisara.[4] Kako glukoza stimulira lučenje insulina, ona istovremeno povećava biosintezu proinsulina, uglavnom kroz translacijsku kontrolu.[3]

Insulinski gen se prvo transkribuje u iRNK i prevodi u preproinzulin.[3] Nakon genetika)|translacije, prekursor preproinsulina sadrži signalni peptid N-terminala koji omogućava translokaciju u grubom endoplazmatskom retikulumu (RER).[5] Inside the RER, thesignal peptide is cleaved to form proinsulin.[5] Zatim dolazi do savijanja proinsulina formiranjem tri disulfidne veze.[5] Nakon savijanja proteina, proinsulin se transportuje do Golgijevog aparata i ulazi u nezrele insulinske granule gdje se cijepa da formira insulin i C-peptid.[5] Nakon sazrijevanja, ove sekretorne vezikule zadržavaju insulin, C-peptid iamilin sve dok kalcij ne pokrene egzocitozu sadržaja granula.[3]

Putem translacijske obradu, insulin je kodiran kao prekursor od 110 aminokiselina, ali se izlučuje kao protein od 51 aminokiseline.[5]

Sekrecija insulina

[uredi | uredi izvor]
Konsenzusni model sekrecije insulina inducirane glukozom

U beta-ćelijama oslobađanje insulina stimulira prvenstveno glukoza prisutna u krvi.[3] Kako se razina glukoze u cirkulaciji povećava, naprimjer nakon uzimanja obroka, insulin se luči na način koji ovisi o dozi.[3] Ovaj sistem oslobađanja se obično naziva glukozom stimulisano lučenje insulina (GSIS).[6] Postoje četiri ključna dijela za "Model konsenzusa" GSIS-a: GLUT2 ovisno o preuzimanju glukoze, metabolizam glukoze, zatvaranje KATP kanala i otvaranje naponskih kalcijskih kanala koji uzrokuju fuziju granula insulina i egzocitozu.[7]

U plazmamembranu beta-ćelija ugrađeni su naponski ovisni ionski kanali i ATP-senzitivni kalijevi ionski kanali.[7][8] Ovi ATP-osjetljivi kalijevi ionski kanali su normalno otvoreni, a kalcijevi ionski kanali su normalno zatvoreni.[3] Ioni kalija difundiraju iz ćelije, niz njihov koncentracijski gradijent, čineći unutrašnjost ćelije negativnijom u odnosu na vanjštinu (pošto ioni kalija nose pozitivan naboj).[3] U mirovanju, ovo stvara razliku potencijala preko površinske ćelijske membrane od –70 mV.[9]

Kada je koncentracija glukoze izvan ćelije visoka, njene molekule kreću se u ćeliju olakšanom difuzijom, niz njen gradijent koncentracije kroz GLUT2 transporter.[10] Budući da beta-ćelije koriste glukokinazu da kataliziraju prvi korak glikolize, metabolizam se odvija samo oko fizioloških nivoa glukoze u krvi i više.[3] Metabolizam glukoze proizvodi ATP, što povećava odnos ATP prema ADP.[11]

Kada ovaj omjer poraste zatvaraju se kanali kalijevih iona koji su osjetljivi na ATP.[8] To znači da kalijevi joni više ne mogu difundirati iz ćelije.[12] Kao rezultat toga, razlika potencijala preko membrane postaje pozitivnija (kako se ioni kalija akumuliraju unutar ćelije).[9] Ova promjena razlike potencijala otvara naponski regulirane kalcijske kanale, koji omogućavaju ionima kalcija izvan ćelije da difundiraju niz njihov koncentracijski gradijent.[9] Kada ioni kalcija uđu u ćeliju, uzrokuju pomicanje vezikula koje sadrže insulin na površinu ćelijske membrane i spajaju se s njom, oslobađajući insulin egzocitozom u jetrenu portnu venu.[13][14]

Također pogledajte

[uredi | uredi izvor]

Reference

[uredi | uredi izvor]
  1. ^ Dolenšek J, Rupnik MS, Stožer A (2015-01-02). "Structural similarities and differences between the human and the mouse pancreas". Islets. 7 (1): e1024405. doi:10.1080/19382014.2015.1024405. PMC 4589993. PMID 26030186.
  2. ^ Chen C, Cohrs CM, Stertmann J, Bozsak R, Speier S (September 2017). "Human beta cell mass and function in diabetes: Recent advances in knowledge and technologies to understand disease pathogenesis". Molecular Metabolism. 6 (9): 943–957. doi:10.1016/j.molmet.2017.06.019. PMC 5605733. PMID 28951820.
  3. ^ a b c d e f g h i Boland BB, Rhodes CJ, Grimsby JS (September 2017). "The dynamic plasticity of insulin production in β-cells". Molecular Metabolism. 6 (9): 958–973. doi:10.1016/j.molmet.2017.04.010. PMC 5605729. PMID 28951821.
  4. ^ Boland BB, Brown C, Alarcon C, Demozay D, Grimsby JS, Rhodes CJ (February 2018). "β-Cell Control of Insulin Production During Starvation-Refeeding in Male Rats". Endocrinology. 159 (2): 895–906. doi:10.1210/en.2017-03120. PMC 5776497. PMID 29244064.
  5. ^ a b c d e Fu Z, Gilbert ER, Liu D (January 2013). "Regulation of insulin synthesis and secretion and pancreatic Beta-cell dysfunction in diabetes". Current Diabetes Reviews. 9 (1): 25–53. doi:10.2174/157339913804143225. PMC 3934755. PMID 22974359.
  6. ^ Komatsu M, Takei M, Ishii H, Sato Y (November 2013). "Glucose-stimulated insulin secretion: A newer perspective". Journal of Diabetes Investigation. 4 (6): 511–6. doi:10.1111/jdi.12094. PMC 4020243. PMID 24843702.
  7. ^ a b Ramadan JW, Steiner SR, O'Neill CM, Nunemaker CS (December 2011). "The central role of calcium in the effects of cytokines on beta-cell function: implications for type 1 and type 2 diabetes". Cell Calcium. 50 (6): 481–90. doi:10.1016/j.ceca.2011.08.005. PMC 3223281. PMID 21944825.
  8. ^ a b Ashcroft FM, Rorsman P (February 1990). "ATP-sensitive K+ channels: a link between B-cell metabolism and insulin secretion". Biochemical Society Transactions. 18 (1): 109–11. doi:10.1042/bst0180109. PMID 2185070.
  9. ^ a b c MacDonald PE, Joseph JW, Rorsman P (December 2005). "Glucose-sensing mechanisms in pancreatic beta-cells". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 360 (1464): 2211–25. doi:10.1098/rstb.2005.1762. PMC 1569593. PMID 16321791.
  10. ^ De Vos A, Heimberg H, Quartier E, Huypens P, Bouwens L, Pipeleers D, Schuit F (November 1995). "Human and rat beta cells differ in glucose transporter but not in glucokinase gene expression". The Journal of Clinical Investigation. 96 (5): 2489–95. doi:10.1172/JCI118308. PMC 185903. PMID 7593639.
  11. ^ Santulli G, Pagano G, Sardu C, Xie W, Reiken S, D'Ascia SL, Cannone M, Marziliano N, Trimarco B, Guise TA, Lacampagne A, Marks AR (May 2015). "Calcium release channel RyR2 regulates insulin release and glucose homeostasis". The Journal of Clinical Investigation. 125 (5): 1968–78. doi:10.1172/JCI79273. PMC 4463204. PMID 25844899.
  12. ^ Keizer J, Magnus G (August 1989). "ATP-sensitive potassium channel and bursting in the pancreatic beta cell. A theoretical study". Biophysical Journal. 56 (2): 229–42. Bibcode:1989BpJ....56..229K. doi:10.1016/S0006-3495(89)82669-4. PMC 1280472. PMID 2673420.
  13. ^ Lang V, Light PE (2010). "The molecular mechanisms and pharmacotherapy of ATP-sensitive potassium channel gene mutations underlying neonatal diabetes". Pharmacogenomics and Personalized Medicine. 3: 145–61. doi:10.2147/PGPM.S6969. PMC 3513215. PMID 23226049.
  14. ^ Edgerton DS, Kraft G, Smith M, Farmer B, Williams PE, Coate KC, Printz RL, O'Brien RM, Cherrington AD (March 2017). "Insulin's direct hepatic effect explains the inhibition of glucose production caused by insulin secretion". JCI Insight. 2 (6): e91863. doi:10.1172/jci.insight.91863. PMC 5358484. PMID 28352665.