Insulin

The pancreas is a gland in the abdomen with two major functions: digestion and glucose regulation. The architecture of the human pancreas is not fully understood, but it´s more about minor details missing, or where there is different findings. The islet of Langerhans comprise to ~2% of the pancreatic mass, and the diameter of one islet is about 100 μm, or 0.1 mm (1). The human pancreas has about 1-2 million islets (2), and the beta cells has a diameter of about 0.01 mm (3).

Human islets consist of circa 30% glucagon-producing alpha cells (glucagon increase glucose in different ways, 4), circa 60% insulin producing beta cells, with the remainder circa 10% made up of delta cells (somatostatin-producing, somatostatins primary function is to prevent the production of other hormones and also stop the unnatural rapid reproduction of cells — such as those that may occur in tumours. The hormone also acts as a neurotransmitter and has a role in the gastrointestinal tract, 5), PP cells (pancreatic polypeptide-producing, 6), and ghrelin-cells (ghrelin “the hunger hormone”, 7, 8). A peptide hormone called amylin is cosecreted with insulin by the beta cells, and the function is not fully understood. We do know it inhibits glucagon secretion, delays gastric emptying, and acts as a satiety agent. After beta cell death, naturally no amylin is produced, 9.

Insulin is one of the body’s most potent hormones (proteins). Insulin is latin for island, ”insula” (10). Insulin was actually named before Frederick Banting and colleagues isolated it 1921, for which they achieved Nobel Prize in medicine in 1923 (11). The evidence of some kind of ”a pancreatic substance” missing in some people with diabetes was strong before 1921, a substance having a substantial role in metabolism and glucose regulation. The efforts from researchers was rather to isolate this substance, and Banting and colleagues won the race. Their work is still seen as one of the major discoveries in the history of medicine, a discovery that until today have saved millions of lives globally. No one can live without insulin. A healthy individual have constantly about 200-300U (units) insulin in the beta cells, 200U is 2 ml (compare with a 1 ml measuring spoon). The beta cells release 30-50U per day, of course with an individual difference depending on many things (easy-to-read 12). Insulin have a number of functions, on top of what some are aware of, the ”key” for opening cells for glucose to be used/burned as energy. These are the main tasks, please note that insulin is not alone responsible for all these processes but play an important role:

  • Insulin works as a key and opens the cells so glucose can be used/burned as energy.
  • The body is amazing to produce glucose from other macronutrients if needed. Mostly from amino acids and particular alanine. This process is called gluconeogenesis and is inhibited by insulin (12, 13, 14, 15).
  • The glucose that the body doesn´t immediately need for energy is stored in the liver and the muscles as glycogen, to be used later when needed, and as fat. The process to store glucose in the liver and muscles as glycogen is called glycogenesis and for this insulin is needed (15).
  • Insulin inhibit glycogenolysis, break down of stored glycogen to glucose for immediate use as energy (13, 15).
  • Triglycerides from food is the major dietary fat, and what we normally talk about when using the term fat. Lipolysis is a process when triglycerides is broken down from food as well as from stored fat. Insulin inhibit the lipolysis (13).
  • Insulin stimulate protein synthesis in cells, where new proteins are produced continously and balanced by the loss of cellular proteins (14).
  • In fact, the description of insulins role as a ”door opener” for glucose to the cells is correct, but simplified. The majority of functions is at the liver, one study suggest that so much as ~80% might be (16, 17).

References:

  1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5867580/
  2. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/480509v1.full
  3. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2017.00055/full
  4. https://www.yourhormones.info/hormones/glucagon/
  5. https://www.hormone.org/your-health-and-hormones/glands-and-hormones-a-to-z/hormones/somatostatin
  6. https://mesh.kib.ki.se/term/D010191/pancreatic-polypeptide
  7. https://www.yourhormones.info/hormones/ghrelin/
  8. https://jme.bioscientifica.com/view/journals/jme/52/1/R35.xml
  9. https://diabetes.diabetesjournals.org/content/53/suppl_3/S233
  10. http://www.yourhormones.info/hormones/insulin/
  11. https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1923/banting-bio.html
  12. https://www.britannica.com/science/insulin
  13. https://nyaspubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/nyas.13435
  14. https://themedicalbiochemistrypage.org/insulin.php
  15. https://www.nature.com/articles/emm2015122
  16. ”Pulsatile Insulin Secretion Dictates Systemic Insulin Delivery by Regulating Hepatic Insulin Extraction In Humans”: https://doi.org/10.2337/diabetes.54.6.1649
  17. ”The cell biology of systemic insulin function”, https://doi.org/1083/jcb.201802095

———————————————————————————————————————————————————————————-

Bukspottskörteln är ett organ i buken med främst två funktioner: matsmältning och reglering av blodglukos. Bukspottskörtelns konstruktion är inte helt klarlagd, men det som saknas är mera mindre detaljer, eller där det finns lite olika teorier. De langerhanska öarna motsvarar ~2% av bukspottskörtelns massa, och en ö har en diameter om ca 100 μm, eller 0,1 mm (1). Bukspottskörteln hos människor har ca 1-2 miljoner öar (2), och betacellen har en diameter om ca 0,01 mm (3). Mänskliga cellöar består av ca 30% glucagonproducerande alfaceller (glucagon höjer blodsockret, på olika sätt 4), ca 60% insulinproducerande betaceller, med resterande 10% sammantaget bestående av deltaceller (somatostatinproducerande, somatostatins primära funktion är att preventivt förhindra/bromsa produktionen av andra hormoner och även stoppa den onaturligt snabba reproduktionen av celler – motsvarande som kan finns i tumörer. Hormonet fungerar även som en neurotransmittor och har en roll i mag- och tarmkanalen, 5), PP-celler (pankreatisk polypeptid-producerande, 6), och ghrelin-celler (ghrelin, ”hunger-hormonet” 7, 8). Ett peptidhormon med namnet amylin frisätts samtidigt som insulin av betacellerna, vars funktion inte är riktigt klarlagd. Vi vet dock att det förhindrar glucagonfrisättning, fördröjer tömning av magsäcken och fungerar som en mättnadskontrollant. När betaceller dött finns naturligtvis ingen amylinproduktion, 9.

Insulin är ett av kroppens viktigaste hormoner (protein). Insulin är latin för ö, ”insula” (10). Namnet insulin tillkom faktiskt innan Frederick Banting med kollegor isolerade det 1921, en upptäckt de fick Nobelpriset i medicin 1923 för (11). Evidensen för att någon form av ”pankreatisk substans” saknades hos personer med diabetes var stark innan 1921, en substans med en fundamental roll i kroppens metabolism och glukosreglering. Forskarnas arbete handlade alltså mer om att isolera denna substans, Banting med kollegor vann kapplöpningen. Deras upptäckt ses än idag som en av de största i medicinhistorien, en upptäckt som räddat livet på miljoner människor världen över. Ingen människa kan leva utan insulin.

En frisk människa har konstant ca 200-300E (enheter) insulin i betacellerna, 200E motsvarar 2 ml (jämför med ett kryddmått som är 1 ml). Betacellerna frisätter ca 30-50E per dag, naturligtvis med individuella skillnader beroende på ett flertal saker (lättläst 12). Insulin har många viktiga funktioner i kroppen, utöver det en del känner till, att fungera som en ”nyckel” till kroppens celler så att glukos kan nyttjas för energi och förbrännas. Detta är insulinets huvudsakliga uppgifter även om det inte allena är ansvarig för alla dessa processer:

  • Insulin fungerar som en nyckel och öppnar kroppens celler, för att glukos i blodet ska släppas in och förbrännas som energi.
  • Kroppen är fantastisk på att vid behov tillverka glukos från nästan vad som helst. Mestadels från proteiner och i synnerhet alanin. Denna process kallas glukoneogenesen och inhiberas av insulin (12, 13, 14, 15).
  • Det glukos som kroppen inte omedelbart behöver använda som energi lagras i levern och musklerna som glykogen, för att nyttjas senare vid behov, samt som fett. Processen att lagra glukos i levern och musklerna kallas glykogenes och för denna inlagring behövs insulin (15).
  • Insulin inhiberar glykogenolys, dvs nedbrytningen av lagrat glykogen att frisättas som glukos i blodet (13, 15).
  • Triglycerider från kosten är vad vi huvudsakligen menar då vi säger fett. Lipolysen är en process där triglycerider från mat och i kroppen lagrat fett bryts ner. Insulin inhiberar lipolysen (13).
  • Insulin stimulerar proteinsyntesen i celler där det tillverkas nya proteiner för att ersätta sönderfallna (sker kontinuerligt) samt bildas fler. Proteiner är viktiga byggstenar i kroppen (14).
  • Med andra ord, beskrivningen av insulin som en dörröppnare för glukos in i cellerna är sann, men förenklad. Majoriteten av uppgifterna är på levern, en studie menar att så mycket som ~80% är det (16, 17).

Referenser:

  1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5867580/
  2. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/480509v1.full
  3. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2017.00055/full
  4. https://www.yourhormones.info/hormones/glucagon/
  5. https://www.hormone.org/your-health-and-hormones/glands-and-hormones-a-to-z/hormones/somatostatin
  6. https://mesh.kib.ki.se/term/D010191/pancreatic-polypeptide
  7. https://www.yourhormones.info/hormones/ghrelin/
  8. https://jme.bioscientifica.com/view/journals/jme/52/1/R35.xml
  9. https://diabetes.diabetesjournals.org/content/53/suppl_3/S233
  10. http://www.yourhormones.info/hormones/insulin/
  11. https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1923/banting-bio.html
  12. https://www.britannica.com/science/insulin
  13. https://nyaspubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/nyas.13435
  14. https://themedicalbiochemistrypage.org/insulin.php
  15. https://www.nature.com/articles/emm2015122
  16. ”Pulsatile Insulin Secretion Dictates Systemic Insulin Delivery by Regulating Hepatic Insulin Extraction In Humans”: https://doi.org/10.2337/diabetes.54.6.1649
  17. ”The cell biology of systemic insulin function”, https://doi.org/1083/jcb.201802095