Penemuan insulin dan perannya dalam tubuh

Penolakan

Jika Anda memiliki pertanyaan atau masalah medis, silakan berbicara dengan penyedia layanan kesehatan Anda. Artikel-artikel tentang Panduan Kesehatan didukung oleh penelitian yang ditinjau sejawat dan informasi yang diambil dari masyarakat medis dan lembaga pemerintah. Namun, mereka bukan pengganti nasihat medis profesional, diagnosis, atau perawatan.



Pada suatu malam hujan pada tahun 1921 di Universitas Toronto, Frederick Banting, bersama dengan asistennya Charles Best, menemukan insulin di laboratorium yang disediakan untuk mereka oleh John Macleod. Dengan melakukan itu, mereka mencapai salah satu terobosan medis paling signifikan sepanjang masa.

Oke, kita tidak tahu apakah itu benar-benar hujan. Dan terobosan tersebut tentu tidak terjadi hanya dalam satu malam. Tetapi ketiga ilmuwan ini – bersama dengan James Collip, yang kemudian membantu memurnikan insulin – memang dikreditkan dengan penemuan insulin.

Penting

  • Hingga ditemukannya insulin pada awal abad ke-20, diabetes tipe 1 (DMT1) selalu berakibat fatal.
  • Awalnya, insulin yang digunakan untuk pengobatan berasal dari hewan, khususnya sapi (insulin bovine) dan babi (insulin babi).
  • Sekarang, insulin manusia sintetis dibuat menggunakan bakteri. Jenis berbeda dalam seberapa cepat mereka bertindak pada tubuh dan dalam metode pengiriman.
  • Perawatan insulin juga digunakan oleh 31% orang dengan diabetes tipe 2 (T2DM) biasanya setelah pankreas terbakar karena memproduksi insulin ekstra untuk mengkompensasi resistensi sel terhadapnya.


Kisah nyata dari penemuan insulin mencakup beberapa tahun dan banyak peneliti (Vecchio, 2018). Sementara deskripsi penyakit yang dianggap sebagai diabetes sudah ada sejak 1500 SM di Mesir kuno, baru pada tahun 1800-an orang mulai menyadari bahwa pankreas mungkin berperan dalam penyakit ini. Pada tahun 1890, para peneliti memperhatikan bahwa pengangkatan pankreas sepenuhnya dari seekor anjing mengakibatkan gejala yang sering terlihat pada penderita diabetes. Dari sini, mereka tahu bahwa pankreas ada hubungannya dengan kondisi itu—mereka hanya perlu mencari tahu apa tepatnya itu.

Pankreas adalah organ unik yang memiliki fungsi eksokrin dan endokrin. Eksokrin berarti organ mengeluarkan zat kimia melalui saluran. Dalam hal ini, pankreas mengeluarkan enzim pencernaan melalui saluran dan masuk ke usus. Endokrin berarti organ mengeluarkan zat kimia langsung ke dalam aliran darah.





Iklan

Lebih dari 500 obat generik, masing-masing per bulan



Beralih ke Ro Pharmacy untuk mendapatkan resep Anda hanya dengan per bulan (tanpa asuransi).

Belajarlah lagi

Para peneliti memperhatikan bahwa pankreas memiliki banyak fungsi. Ketika mereka memblokir saluran pankreas (fungsi eksokrin), bagian dari pankreas akan mati. Namun, area pankreas yang dikenal sebagai pulau Langerhans (karena tampak seperti pulau jaringan di pankreas) tidak mati, dan gula darah tidak terpengaruh. Ini menunjukkan bahwa pulau-pulau itu memiliki semacam fungsi endokrin yang berperan dalam kadar gula darah. Pada tahun 1910-an, Sir Edward Sharpey-Schafer menciptakan istilah insulin untuk merujuk pada zat yang dikeluarkan dari pulau-pulau ini yang dapat mengontrol gula darah, mengambil istilah dari bahasa Latin. Pulau , artinya pulau.

Banting dan Best bekerja untuk mengisolasi insulin dari pankreas pada tahun 1921 dengan melakukan penelitian pada anjing. Mereka mempresentasikan temuan mereka — secara resmi mengumumkan penemuan insulin — pada bulan Desember 1921 dan pada tahun 1922, insulin pertama kali digunakan pada manusia. Penerima insulin pertama adalah Leonard Thompson, seorang anak laki-laki berusia 14 tahun dengan diabetes tipe 1. Sebelumnya, diabetes melitus tipe 1 merupakan penyakit yang mematikan.



Apa itu insulin, dan mengapa begitu penting?

Seperti yang ditemukan Banting dan lainnya, insulin adalah hormon yang disekresikan dari area pankreas yang disebut pulau Langerhans. Secara khusus, insulin disekresikan dari sel beta di pulau. Ada juga sel alfa yang mensekresi glukagon (hormon lain yang terlibat dalam pengaturan kadar gula darah) sel delta yang mengeluarkan somatostatin (hormon penghambat), dan sejumlah kecil sel penghasil hormon lainnya.

Insulin dan glukagon adalah hormon utama yang mengatur kadar gula darah dalam tubuh. Agar tetap sehat, penting bagi kadar gula darah untuk tetap terkontrol dengan ketat. Memiliki kadar gula darah yang terlalu rendah (disebut hipoglikemia) atau kadar gula darah yang terlalu tinggi (hiperglikemia) dapat menyebabkan komplikasi bahkan kematian. Insulin membantu menurunkan kadar gula darah sementara glukagon membantu meningkatkannya. Gangguan insulin, oleh karena itu gangguan di mana kadar gula darah tidak terkontrol. Ini terutama mengacu pada penyakit seperti diabetes mellitus tipe 1 (T1DM) dan diabetes mellitus tipe 2 (T2DM). Namun, beberapa kondisi yang tidak biasa dapat memengaruhi kadar insulin darah juga. Kita akan segera membahasnya, tetapi pertama-tama, mari kita selami lebih dalam tentang apa yang dilakukan insulin di dalam tubuh.

insulin dalam tubuh

Insulin adalah sejenis hormon yang dikenal sebagai hormon peptida. Hormon peptida bekerja di dalam tubuh dengan bekerja pada permukaan sel untuk menyampaikan pesan. Insulin dimulai sebagai rantai tunggal asam amino yang dikenal sebagai preproinsulin sebelum diubah menjadi proinsulin, dan akhirnya menjadi insulin. Bagian dari proses ini menciptakan produk sampingan yang dikenal sebagai C-peptida. Mengukur C-peptida dapat menjadi penting secara klinis karena dapat memberikan indikasi berapa banyak insulin alami yang diproduksi tubuh seseorang.



berapa ukuran rata-rata willy pria?

Insulin dilepaskan dari sel beta ke dalam aliran darah sebagai respons terhadap peningkatan kadar gula darah (juga disebut kadar glukosa darah). Saat Anda makan makanan yang mengandung gula atau karbohidrat (yang dipecah menjadi gula), kadar glukosa darah naik. Molekul glukosa memasuki sel beta di pankreas melalui protein pada permukaan sel yang disebut glukosa transporter 2 (GLUT2). Ini memberi sinyal ke sel beta bahwa sudah waktunya untuk mengeluarkan insulin.

Setelah dilepaskan ke dalam tubuh, insulin berikatan dengan reseptor insulin di permukaan sel. Dalam sel lemak (adiposa) dan sel otot, aktivasi reseptor insulin menggerakkan protein yang disebut transporter glukosa 4 (GLUT4) ke permukaan sel. Glukosa kemudian dapat masuk ke dalam sel lemak dan otot melalui GLUT4, secara efektif menurunkan jumlah glukosa dalam darah. Dalam sel lemak, glukosa disimpan sebagai trigliserida (sejenis lemak). Dalam sel otot, glukosa digunakan untuk energi dan juga dapat disimpan untuk kemudian dalam rantai panjang yang disebut glikogen.

Insulin juga bekerja pada sel-sel hati, mendorong mereka untuk menyimpan glukosa sebagai glikogen juga. Glukosa dapat masuk ke sel hati tanpa GLUT4. Namun, insulin mengaktifkan enzim yang disebut heksokinase dan enzim lain yang terlibat dalam pembuatan glikogen, secara efektif menjebak glukosa di sana dan menjaga kadar gula darah tetap rendah.

Dimungkinkan untuk melakukan tes darah untuk memeriksa kadar insulin dalam tubuh. Namun, nilai-nilai ini tidak diperiksa secara rutin. Sebagai gantinya, tes darah lainnya dapat digunakan untuk mendiagnosis penyakit seperti pradiabetes, T1DM, dan T2DM, termasuk tes glukosa darah puasa (FPG), tes toleransi glukosa oral (OGTT), dan tes hemoglobin A1c (HbA1c).



Gangguan insulin

Gangguan insulin termasuk keadaan di mana ada terlalu banyak insulin dalam tubuh (disebut hiperinsulinemia), keadaan di mana tidak ada cukup insulin dalam tubuh, dan keadaan di mana ada jumlah insulin yang bervariasi, tetapi sel-sel tubuh tidak. menanggapinya secara efektif. Situasi terakhir disebut resistensi insulin dan merupakan penyebab pradiabetes dan DMT2.

Pradiabetes, T1DM, dan T2DM adalah gangguan insulin yang paling umum sejauh ini. Menurut Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit (CDC) , pada 2015, lebih dari 84 juta orang Amerika memiliki pradiabetes – suatu kondisi yang dapat menyebabkan DMT2 (CDC, 2017). Selain itu, lebih dari 30 juta—hampir 1 dari 10—orang di Amerika Serikat menderita diabetes. Dari jumlah tersebut, 90-95% orang menderita DMT2.

T1DM adalah penyakit autoimun di mana tubuh berhenti membuat insulin atau hanya membuat insulin sangat sedikit. Penyakit autoimun adalah gangguan di mana tubuh menyerang dirinya sendiri. Pada T1DM, tubuh membuat antibodi yang menargetkan dan menghancurkan sel beta pankreas. Akibatnya, mereka tidak lagi mampu memproduksi insulin. T1DM dulu disebut sebagai diabetes juvenil atau diabetes juvenil, namun saat dewasa mungkin baru terdiagnosis DMT1. Genetika tampaknya memainkan setidaknya sebagian peran dalam menempatkan seseorang pada risiko mengembangkan T1DM, tetapi itu bukan satu-satunya faktor. Para peneliti percaya bahwa paparan, seperti paparan virus, juga berperan. Karena orang dengan T1DM tidak membuat insulin, mereka bergantung pada insulin sebagai pengobatan.

T2DM dan pradiabetes adalah penyakit di mana tubuh resisten terhadap insulin. Ini berarti pankreas masih mampu membuat insulin (setidaknya pada awalnya) tetapi sel-sel tubuh mengalami penurunan sensitivitas insulin. Hal ini menyebabkan peningkatan kadar gula darah karena glukosa tidak secara efektif diangkut ke dalam sel-sel lemak dan otot, juga tidak secara efektif disimpan di hati sebagai glikogen. Ketika kadarnya sedikit meningkat, seseorang dikatakan memiliki pradiabetes. Setelah kadar gula darah naik di atas ambang batas tertentu, seseorang didiagnosis menderita DMT2.

Para peneliti tidak yakin persis apa yang menyebabkan resistensi insulin pada tingkat molekuler, tetapi faktor risiko yang paling signifikan adalah gaya hidup yang menetap dan kelebihan berat badan atau obesitas (terutama memiliki kelebihan lemak di sekitar bagian tengah atau ukuran pinggang yang meningkat). Pada awalnya, sel beta pankreas mungkin dapat memenuhi kebutuhan tubuh, mengkompensasi resistensi insulin. Namun, seiring waktu, pankreas terbakar dan tidak dapat membuat insulin sebanyak yang dibutuhkan tubuh. Obat untuk DMT2 diarahkan untuk menurunkan kadar gula darah dan membuat tubuh lebih sensitif terhadap insulin. Sedikit di bawah sepertiga (31%) orang dengan DMT2 membutuhkan insulin sebagai pengobatan.

Ada beberapa gangguan langka yang memengaruhi kadar insulin dalam tubuh. Insulinoma adalah tumor yang mensekresi insulin, menghasilkan kadar insulin darah tinggi dan kadar gula darah rendah. Ini sangat langka, dengan perkiraan 4 rumah per 1.000.000 orang setiap tahun (UpToDate, 2019). Nesidioblastosis adalah kondisi lain di mana tubuh memproduksi terlalu banyak insulin. Namun, alih-alih memiliki tumor yang mensekresi insulin, orang dengan nesidioblastosis hanya memiliki jumlah sel beta di pankreas yang lebih tinggi daripada biasanya. Terakhir, ada penyebab genetik insulin darah tinggi yang dimiliki beberapa individu sejak lahir. Ini disebut hiperinsulinisme kongenital. Sejauh ini, sembilan mutasi gen telah diidentifikasi yang dapat menyebabkan hal ini, tetapi juga sangat jarang—1 dari 2.500 hingga 1 dari 50.000.

Apa saja tanda dan gejala masalah insulin?

Gejala yang terkait dengan masalah insulin sama dengan gejala yang muncul ketika kadar gula darah terlalu tinggi atau terlalu rendah.

Ketika kadar insulin terlalu tinggi, dapat menyebabkan hipoglikemia. Gejala gula darah rendah mungkin mulai ringan tetapi bisa dengan cepat menjadi berbahaya dan bahkan fatal. Mereka termasuk:

  • Kegelisahan
  • Pusing
  • Kelelahan
  • Sakit kepala
  • Detak jantung tidak teratur atau palpitasi (detak jantung cepat yang terasa seperti berdebar-debar)
  • Kegoyahan
  • Berkeringat
  • Perubahan penglihatan
  • Kebingungan
  • Kata-kata tidak jelas
  • Kejang
  • Penurunan kesadaran
  • Kematian

Ketika kadar insulin terlalu rendah, atau tubuh resisten terhadap insulin, dapat menyebabkan hiperglikemia. Gula darah tinggi mungkin asimtomatik, dapat mengakibatkan komplikasi jangka panjang, atau dapat mengakibatkan kondisi yang mengancam jiwa yang dikenal sebagai ketoasidosis diabetik (DKA) dan keadaan hiperglikemik hiperosmolar (HHS). Gejalanya meliputi:

  • Peningkatan rasa haus (polidipsia)
  • Sering buang air kecil (poliuria)
  • Kelaparan ekstrim (polifagia)
  • Kekurangan energi
  • Penurunan berat badan
  • Perubahan visi
  • Mati rasa, kesemutan, atau nyeri pada ekstremitas (neuropati)
  • Kesulitan penyembuhan
  • Infeksi yang sering terjadi
  • Penyakit jantung atau masalah pembuluh darah
  • Nafas buah
  • Kantuk
  • Sakit perut
  • muntah
  • Demam
  • Kebingungan
  • Makan

Insulin sebagai obat

Sejak ditemukan, insulin telah diuji lebih lanjut dan dikembangkan menjadi beberapa obat yang dapat diberikan kepada penderita diabetes. Itu Asosiasi Diabetes Amerika (ADA) memperkirakan bahwa enam juta orang menggunakan insulin di Amerika Serikat (ADA, 2015).

Tidak seperti obat diabetes lainnya, insulin bukanlah pil. Dengan satu pengecualian, itu harus diberikan melalui kulit, biasanya dengan jarum. Yang sedang berkata, ada beberapa pilihan untuk orang yang menggunakan insulin (Shah, 2016).

  • Botol dan jarum suntik: Metode botol dan jarum suntik adalah apa yang biasanya Anda pikirkan ketika Anda membayangkan suntikan insulin atau suntikan insulin. Ini melibatkan pengguna menyusun dosis insulin yang telah ditentukan ke dalam jarum suntik, yang kemudian mereka gunakan untuk menyuntikkan diri.
  • Pena insulin: Pena insulin adalah perangkat yang sudah memiliki insulin di dalamnya. Pengguna dapat menyesuaikan dosis, biasanya dengan dial atau mekanisme lainnya. Pena insulin lebih mudah digunakan dan mungkin juga memiliki jarum yang lebih kecil, membuatnya lebih nyaman digunakan.
  • Pompa insulin: Pompa insulin adalah perangkat yang menempel pada tubuh yang dapat memberikan sejumlah kecil insulin secara terus menerus serta dosis yang lebih besar selama waktu makan. Pompa ini lebih mirip dengan apa yang sebenarnya dilakukan pankreas di dalam tubuh. Mereka juga dapat memberikan dosis insulin yang lebih tepat. Pompa insulin memungkinkan individu lebih fleksibel dalam gaya hidup mereka karena orang hanya perlu memakai perangkat dan tidak perlu khawatir tentang suntikan individu terus-menerus.

Ketika dikombinasikan dengan pemantauan glukosa terus menerus, pompa insulin dapat berfungsi sebagai bentuk loop tertutup pengiriman insulin. Ini berarti bahwa kadar gula darah terus dipantau dan pompa merespon dengan tepat terhadap pembacaan. Sistem ini kadang-kadang disebut sebagai pankreas buatan dan saat ini sedang diuji.

  • Injektor jet insulin: Injektor jet bekerja dengan menembakkan obat cair bertekanan tinggi melalui kulit. Mereka bisa menjadi metode pengiriman yang efektif bagi mereka yang tidak nyaman dengan jarum suntik. Satu studi bahkan telah menunjukkan bahwa jet injector dapat lebih unggul dari insulin pen dalam mengontrol kadar gula darah penderita DMT2 (Guo, 2017).
  • Insulin inhalasi: Saat ini ada satu bentuk insulin inhalasi yang disetujui FDA yang tersedia yang disebut Afrezza. Afrezza adalah bentuk insulin kerja cepat yang mengurangi jumlah tusukan jarum harian yang mungkin dibutuhkan seseorang. Jenis insulin inhalasi lainnya dulu tersedia tetapi tidak terlalu populer , mungkin karena efek samping pernapasan (Oleck, 2016).

Sama seperti metode pengiriman insulin yang berbeda-beda, begitu pula jenis insulin yang dapat diberikan orang pada dirinya sendiri. Pada awalnya insulin yang digunakan untuk pengobatan berasal dari hewan, khususnya sapi (bovine insulin) dan babi (porcine insulin). Sekarang, insulin manusia sintetis dibuat menggunakan bakteri. Untuk mewujudkannya, para ilmuwan menggunakan teknologi DNA rekombinan. Ini memerlukan pengambilan gen manusia untuk produksi insulin dan menempatkannya ke dalam kode genetik bakteri. Bakteri membaca kode seolah-olah itu milik mereka sendiri dan memproduksi insulin manusia.

Salah satu tujuan pengobatan insulin adalah untuk meniru apa yang terjadi dengan insulin dalam tubuh. Ini termasuk pasokan insulin tingkat rendah yang berlangsung sepanjang hari (ini disebut insulin basal) ditambah dengan peningkatan insulin di sekitar waktu makan untuk menangani peningkatan gula darah terkait (ini disebut bolus). Dengan pemikiran ini, beberapa bentuk insulin yang berbeda telah dikembangkan yang berbeda berdasarkan waktu onsetnya (berapa lama insulin mulai bekerja), waktu puncak (berapa lama setelah injeksi insulin paling efektif), dan durasi (berapa lama insulin paling efektif). lama efek insulin bertahan). Bentuk-bentuk yang berbeda ini kadang-kadang disebut sebagai analog insulin. Diurutkan berdasarkan seberapa cepat mereka bekerja, jenis utama insulin menurut ADA adalah:

  • Kerja cepat: Mulai bekerja dalam 15 menit, mencapai puncak dalam 1 jam, efektif selama 2-4 jam (mis., lispro/Humalog, aspart/Novolog)
  • Regular atau short-acting: Mulai bekerja dalam 30 menit, puncaknya dalam 2-3 jam, efektif selama 3-6 jam (misalnya, Humulin R, Novolin R)
  • Kerja menengah: Mulai bekerja dalam 2-4 jam, puncaknya dalam 4-12 jam, efektif selama 12-18 jam (mis., NPH/Humulin N, NPH/Novolin N)
  • Kerja lama: Mulai bekerja setelah beberapa jam, efektif selama 24+ jam (mis., Detemir/Levemir, glargine/Basaglar, glargine/Lantus)
  • Akting ultra-panjang: Mulai bekerja setelah beberapa jam, efektif selama 42+ jam (mis., degludec/Tresiba) ( ADA )

Dalam beberapa kasus, berbagai jenis insulin dapat digabungkan.

Jika Anda menggunakan insulin untuk pengobatan diabetes, penting bagi Anda untuk berbicara dengan profesional kesehatan tentang dosis Anda. Melacak kadar glukosa darah Anda adalah cara yang baik untuk mengidentifikasi apakah Anda mengalami banyak episode hipoglikemia atau hiperglikemia, yang mungkin menunjukkan bahwa dosis Anda harus berubah.

Referensi

  1. Asosiasi Diabetes Amerika. (n.d.). Dasar Insulin. Diterima dari https://www.diabetes.org/diabetes/medication-management/insulin-other-injectables/insulin-basics .
  2. Asosiasi Diabetes Amerika. (2015). Data Fakta Singkat dan Statistik tentang Diabetes . FAKTA CEPAT Data dan Statistik tentang Diabetes . Diterima dari https://professional.diabetes.org/content/fast-facts-data-and-statistics-about-diabetes .
  3. Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit. (2017, 18 Juli). Laporan CDC baru: Lebih dari 100 juta orang Amerika menderita diabetes atau pradiabetes. Diterima dari https://www.cdc.gov/media/releases/2017/p0718-diabetes-report.html .
  4. Guo, L., Xiao, X., Sun, X., & Qi, C. (2017). Perbandingan jet injector dan insulin pen dalam mengontrol glukosa plasma dan konsentrasi insulin pada pasien diabetes tipe 2. Obat , 96 (1). doi: 10.1097/md.0000000000005482, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28072690
  5. Oleck, J., Kassam, S., & Goldman, J. D. (2016). Komentar: Mengapa Insulin Inhalasi Gagal di Pasar? Spektrum Diabetes , 29 (3), 180–184. doi: 10.2337 / diaspect.29.3.180, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5001220/
  6. Shah, R., Shah, V., Patel, M., & Maahs, D. (2016). Metode pengiriman insulin: Dulu, sekarang dan masa depan. Jurnal Internasional Investigasi Farmasi , 6 (1), 1. doi: 10.4103 / 2230-973x.176456, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4787057/
  7. Terbaru. (2019). insulinoma. Diterima dari https://www.uptodate.com/contents/insulinoma .
  8. Vecchio, I., Tornali, C., Bragazzi, N. L., & Martini, M. (2018). Penemuan Insulin: Sebuah Tonggak Penting dalam Sejarah Kedokteran. Perbatasan dalam Endokrinologi , 9 . doi: 10.3389 / fendo.2018.00613, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30405529
Lihat lainnya