इन्शुलीन

अग्निपिंडात उत्पन्न होणार्‍या एका महत्त्वाच्या अंतःस्त्रावी पदार्थाला ‘इन्शुलीन’ म्हणतात [अग्निपिंड]. शरीरात उत्पन्न होणार्‍या अनेक प्रवर्तकांपैकी इन्शुलीन हे एक महत्त्वाचे प्रवर्तक [ हॉर्मोने] आहे. हे प्रवर्तक कमी पडल्यास मधुमेह  हा विकार होतो.

इतिहास : सन १८६९ मध्ये लांगरहान्स ह्या शास्त्रज्ञांनी अग्निपिंडाच्या ग्रंथिल (गाठीसारख्या) भागामध्ये मधूनमधून बेटासारख्या दिसणाऱ्या कोशिकांचे (सूक्ष्म घटकांचे, पेशींचे) प्रथम वर्णन केले. म्हणून त्या कोशिकांपुंजांना ‘लांगरहान्स द्विपके’ असे नाव पडले. हे कोशिकापुंज अग्निपिंडातील सूक्ष्म नलिकांपासून उत्पन्न होतात व त्यामध्ये चार प्रकारच्या कोशिका असतात. त्यांना अनुक्रमे अ, आ, इ आणि ई कोशिका असे संबोधतात. १८८९ मध्ये फोन मेरिंग आणि मिंकोव्हस्की यांनी असे सिद्ध केले की, कुत्र्याच्या शरीरातून अग्निपिंड काढून टाकल्यास त्या कुत्र्याला मधुमेहाची सर्व लक्षणे दिसतात. १९२२ मध्ये बँटिंग आणि बेस्ट या दोघांनी अग्निपिंडातील द्विपकांमधून इन्शुलीन प्रथम वेगळे काढले व त्याचा मधुमेहामध्ये चांगला उपयोग होतो हे सिद्ध केले. १९२६ मध्ये आबेल व त्यांचे सहकारी यांनी इन्शुलिनाचे स्फटिक बनविले. पुढे १९५४ मध्ये सँगर यांनी इन्शुलिनाचे रासायनिक स्वरूप स्पष्ट केले. १९६६ मध्ये काटसोयानिस व त्यांचे सहकारी यांनी इन्शुलीन कृत्रिम पद्धतीने बनविण्यात यश मिळविले.

इन्शुलिनाच्या अभावामुळे होणारी लक्षणे : अग्निपिंडद्विपकांतील आ जातीच्या कोशिकांपासून इन्शुलीन उत्पन्न होते. या कोशिकांच्या जीवद्रव्यात [सजीवांच्या मूलभूत आधारद्रव्यात,→ जीवद्रव्य] असलेल्या कणसदृश पदार्थात इन्शुलीन असते. अग्निपिंड काढून टाकल्यास अथवा तीव्र मधुमेहात इन्शुलिनाच्या अभावामुळे खालील लक्षणे दिसतात : (१) रक्तात व मूत्रात द्राक्षशर्करेचे (ग्‍लुकोजाचे) प्रमाण फार वाढते, (२) पिष्ठमय व शर्करामय पदार्थांचा शरीरात उपयोग करून घेता येत नाही, (३) शरीरातील प्रथिन पदार्थांचा अपचय (जटिल पदार्थांचे साध्या पदार्थांत रूपांतर करून ऊर्जा उत्पन्न करणारी क्रिया) अधिक प्रमाणात होतो, (४) कार्बोहायड्रेटांपासून वसात्मक (चरबीयुक्त) पदार्थ बनविण्याच्या शारीरिक क्रियेत बिघाड होतो, (५) शारीरिक वसेचा अपचय अधिक प्रमाणात आणि अर्धवट झाल्यामुळे शरीरात ⇨कीटोनांचे आधिक्य होऊन रक्ताचे pH मूल्य [ पीएच मूल्य]कमी होते व मूर्च्छा येते, (६) श्वसननिर्देशांक (विशिष्ट कालावधीमध्ये किती कार्बन डाय-ऑक्साइड शरीराबाहेर सोडला जातो व किती ऑक्सिजन आत घेतला जातो यांचे गुणोत्तर) ०·७१ इतका म्हणजे वसेच्या ऑक्सिडीकरणाइतका [ ऑक्सिडीभवन] उतरतो, (७) मूत्रातून शर्करा जात असल्यामुळे ती शर्करा विरघळविण्यासाठी अधिक पाणी लागते व त्यामुळे मूत्राचे प्रमाण फार वाढते, (८) मूत्रातून अधिक पाणी जात राहिल्यामुळे फार तहान लागते आणि (९) प्रथिने व वसा यांचा अपचय अधिक होत राहिल्याने व कार्बोहायड्रेटांचा शरीरास उपयोग होत नसल्याने कृशता व अशक्तपणा येतो. इन्शुलीन दिले असता ही सर्व लक्षणे कमी होतात

रासायनिक घटना : इन्शुलीन हा एक प्रथिन पदार्थ असून तो  अ‍ॅमिनो अम्‍लांच्या दोन शृंखलांचा बनलेला आहे. अ शृंखलेमध्ये २१ अ‍ॅमिनो अम्‍ले असून आ शृंखलेमध्ये ३० अ‍ॅमिनो अम्‍ले असतात. नेहमीच्या अ‍ॅमिनो अम्‍लांपैकी मिथिओनीन, ट्रिप्टोफेन, हायड्रॉक्सिप्रोलीन ही अ‍ॅमिनो अम्‍ले मात्र इन्शुलिनाच्या घटनेमध्ये नसतात.

या दोन शृंखला दोन ठिकाणी एकमेकीस जोडलेल्या असून हे जोड दोन गंधक अणूंच्या —S—S— या दुव्याने जोडलेले असतात. शेळी, मांजर, घोडा, देवमासा वगैरे विविध प्राण्यांच्या अग्निपिंडांमध्ये उत्पन्न होणाऱ्या इन्शुलिनाची घटना अशीच असली, तरी अ‍ॅमिनो अम्‍लांच्या अनुक्रमात मात्र फरक असतो. परंतु त्या इन्शुलिनाची शरीरातील क्रिया मात्र सारखीच असते. गोवंशातील प्राणी, कुत्रा आणि डुक्कर यांच्या अग्निपिंडात उत्पन्न होणारे इन्शुलीन मानवी अग्निपिंडातील इन्शुलिनाला अगदी जवळचे असते. इतर प्रथिनांप्रमाणेच इन्शुलीन हे वामावर्ती [ध्रुवीत प्रकाशाचे प्रतल डाव्या बाजूस वळविणारे,  ध्रुवणमिति] असून त्याचा समविद्युत् भार-बिंदू (ज्या pH मूल्याला रासायनिक संयुग विद्युत् भाराच्या दृष्टीने उदासीन असतो तो) ५·३ ते ५·५ pH ला असतो. इन्शुलिनाचा रेणुभार ५,७३४ असून काही विशिष्ट परिस्थितीमध्ये त्याचे बहुवारिकीकरण (एकापेक्षा जास्त रेणू एकत्र येऊन मोठा रेणू बनणे) झाल्यास रेणूभार १२,००० ते ४८,००० पर्यंतही असू शकतो. इन्शुलिनाचे स्फटिकीकरण करून ते शुद्ध स्वरूपात तयार करता येते. असे स्फटिकीकरण होण्यासाठी जस्त, कॅडमियम, निकेल व कोबाल्ट या धातूंच्या लवणांची सूक्ष्म प्रमाणात जरूरी असते. अग्निपिंडात जस्ताचे प्रमाण अधिक असते. त्यावरून इन्शुलिनाच्या घटनेमध्येच जस्त असावे असे मानण्यात येते.

इन्शुलिनाचे प्रमाणीकरण : इन्शुलिनाचे स्फटिक तयार करण्यात आले असले तरीही अजून त्याचे मापन व प्रमाणीकरण त्याच्या जैव क्रियेवरूनच करण्यात येते. १९३५ मध्ये लिग ऑफनेशन्सच्या जागतिक आरोग्य संघटनेच्या विद्यमाने असे ठरविण्यात आले की, १ मिग्रॅ. इन्शुलिनाचे मापन २२ आंतरराष्ट्रीय एकक (आं. ए.) असे मानण्यात यावे. सशाच्या कातडीखाली इन्शुलिनाचा विद्राव टोचून त्याच्या रक्तातील साखर किती वेगाने कमी होते व किमान मर्यादा केव्हा गाठते, त्यावरून या एककाचे जैव मापन ठरविण्यात आले आहे.

शरीरातील इन्शुलिनाची उत्पत्ती : इन्शुलीन हे लांगरहान्स द्विपकातील आ जातीच्या कोशिकांच्या जीवद्रव्यातील कणांपासून उत्पन्न होते हे वर सांगितलेच आहे. शरीरातील कार्बोहायड्रेटांचा चयापचय (सतत होणारे भौतिक व रासायनिक बदल) व्यवस्थित चालण्यासाठी साधारणपणे ६० किग्रॅ. वजनाच्या माणसाच्या अग्निपिंडात दररोज सु. २·५ मिग्रॅ. म्हणजे सु. ६० ते ७० आं. ए. इतके इन्शुलीन तयार होत असते. अतितीव्र मधुमेह असलेल्या व्यक्तींना दररोज ६० ते ७० आं. ए. इन्शुलीन द्यावे लागते. काही व्यक्तींमध्ये मात्र इन्शुलीन-रोध असल्यामुळे यापेक्षा पुष्कळ अधिक प्रमाणात इन्शुलीन द्यावे लागते. साधारणपणे शरीराच्या १ किग्रॅ. वजनाला रोज १ आं. ए. इतके इन्शुलीन लागते.

अग्निपिंडामध्ये इन्शुलीन उत्पन्न होण्याची क्रिया रक्तातील शर्करेच्या प्रमाणावर अवलंबून असते. रक्तात शर्करा अधिक झाल्यास इन्शुलिनाचे उत्पादनही वाढते. त्यामुळे इन्शुलिनाच्या उत्पत्तीचे नियंत्रण आपोआप होत असते.

मस्तिष्काच्या (मेंदूच्या) तळाशी असलेल्या तंत्रिकाकेंद्राचे (मज्‍जातंतुकेंद्राचे) काही थोडे नियंत्रण इन्शुलिनाच्या उत्पादनावर असते. प्राणेशा तंत्रिकेचे (मेंदूपासून निघालेल्या दहाव्या व सर्वांत लांब तंत्रिकेचे) काही सूक्ष्म तंतू अग्निपिंडातील द्विपकांतील कोशिकांपर्यत जातात, हे सिद्ध झालेले आहे.

इन्शुलिनाचे कार्य व उपयोग : (१) इन्शुलिनामुळे कोशिकाकलांची (कोशिकेच्या जीवद्रव्यांच्या सर्वांत बाहेरील स्तरांची) पारगम्यता (कोशिकाकलेतून पदार्थ आत वा बाहेर जाण्याची क्षमता) वाढल्यामुळे कोशिकाबाह्य-द्रवातून द्राक्षशर्करा कोशिकाशरीरात अधिक प्रमाणात जाते व तिचा कोशिकांतर्गत चयापचय वाढतो. द्राक्षशर्करेप्रमाणेच इतर शर्करांचाही कोशिकाप्रवेश वाढतो; मात्र फलशर्करेवर (फ्रुक्टोजावर) तसा परिणाम होत नाही. त्यावरून असा निष्कर्ष काढण्यात आला आहे की, ज्या शर्करांच्या रचनेमधील पहिल्या तीन कार्बन अणूंची रचना द्राक्षशर्करेसारखी असते अशा शर्कराच कोशिकाकलेतून अधिक प्रमाणात जाऊ शकतात. फलशर्करेतील कार्बन अणू अशा पद्धतीचे नसल्यामुळे तिच्यावर इन्शुलिनाचा काही परिणाम होत नाही.

द्राक्षशर्करेच्या चयापचयासाठी एका को-एंझाइमाची [शरीरात रासायनिक विक्रिया घडवून आणण्यास मदत करणार्‍या पदार्थाच्या म्हणजे एंझाइमाच्या बरोबर असणाऱ्या व त्याच्या क्रियेस आवश्यक असणाऱ्या पदार्थाची, →एंझाइम] जरूरी असते. हे कोएंझाइम इन्शुलिनामुळेच तयार होते. या कोएंझाइमाला थायामीन पायरोफॉस्फेट असे नाव आहे. इन्शुलिनाच्या अभावामुळे हे को-एंझाइम पुरेसे तयार न झाल्यामुळे कोशिकांची शर्करा पचविण्याची शक्ती नाहीशी होऊन शर्करा रक्तात साठून राहते.

(२) द्राक्षशर्करेचे मधुजनात (यकृतात आढळणाऱ्या एक प्रकारच्या स्टार्चमध्ये म्हणजे ग्‍लायकोजेनात) रूपांतर करणार्‍या एंझाइमावर इन्शुलिनाची क्रिया होत असल्यामुळे शर्करेचे मधुजनात रूपांतर होण्यास मदत होते. शरीराला जसजशी जरूर लागेल तसतसे मधुजनाचे रूपांतर पुनः शर्करेत करण्याचे कार्यही इन्शुलिनामुळेच होते.

(३) इन्शुलिनाची यकृतावर पुष्कळच जटिल क्रिया होते. प्रथिनांच्या संश्लेषणाचे (घटक मूलद्रव्यांपासून किंवा साध्या संयुगांपासून जटिल संयुग तयार होण्याच्या क्रियेचे) कार्य यकृतात चालते. इन्शुलीन कमी पडल्यास हे कार्य थंडावते.

(४) यकृतातील वसा-संश्लेषणावरही इन्शुलिनाचा परिणाम होतो. मधुमेहावर इन्शुलीन हे अत्यंत गुणकारी औषध आहे, परंतु ते प्रथिनस्वरूपी असल्याने पोटात दिले असता जठर व आंत्रातील (आतड्यातील) स्रावातील एंझाइमांमुळे नष्ट होते. त्यामुळे ते पोटात देता येत नाही; तर त्वचेखाली टोचून द्यावे लागते. प्राकृतावस्थेत (सर्वसाधारण अवस्थेत) अग्निपिंडात इन्शुलीन सारखेच उत्पन्न होत असल्यामुळे त्याचा रक्ताला सारखा पुरवठा होत असतो व त्याचा परिणाम म्हणून रक्तातील द्राक्षशर्करेचे प्रमाण नियमित ठेवले जाते. इन्शुलीन टोचल्यावर ते त्वरित रक्तात मिसळत असल्यामुळे रक्तातील इन्शुलिनाचे प्रमाण एकदम वाढते व पुढे एकदम कमी होते, त्यामुळे प्राकृतावस्थेप्रमाणे त्याचे प्रमाण रक्तात सतत सारखे रहात नाही आणि इन्शुलीन दिवसातून अनेक वेळा टोचावे लागते. एकाच वेळी टोचून त्याचा सर्व दिवसभर सतत पण मंद परिणाम होत रहावा म्हणून इन्शुलिनाचे अनेक प्रकार शोधण्यात आले आहेत. प्रोटामीन-झिंक-इन्शुलीन, ग्‍लोबीन-झिंक-इन्शुलीन, लेंट इन्शुलीन, सेमीलेंट आणि अल्ट्रालेंट इन्शुलीन इ. अनेक प्रकारांचे इन्शुलीन आता तयार करण्यात आले असून ते बाजारात मिळू शकते. कोणत्या रोग्याला कोणते व किती इन्शुलीन द्यावयास पाहिजे, हे त्या रोग्याची प्रत्यक्ष परीक्षा करून ठरवावे लागते. शर्करा-सह्यता-परीक्षा केल्यास मधुमेहाची तीव्रता ठरविता येते व त्यानुसार इन्शुलिनाची मात्रा ठरविणे सोपे होते. दररोज रक्त काढून तपासणे शक्य नसल्यामुळे ही शर्करा-सह्यता-परीक्षा एकदा करून नंतर दररोज अथवा काही ठराविक दिवसांनी मूत्रातील शर्करेचे प्रमाण पाहून इन्शुलिनाची रोज द्यावयाची मात्रा ठरविणे शक्य होते.

मधुमेहाशिवाय इतर कित्येक अवस्थांमध्येही इन्शुलिनाचा उपयोग लाभदायी ठरलेला आहे. काही मानसिक रोगांत ‘इन्शुलीन अवसाद’ (इन्शुलीन शॉक) या अवस्थेचा चांगला उपयोग होतो. इन्शुलीन टोचल्यानंतर काही वेळातच रक्तशर्करेचे प्रमाण एकदम कमी झाल्यामुळे बेशुद्धावस्था येते; तिचा काही मनोविकारांत चांगला उपयोग करून घेण्यात येतो. अर्थात हे करीत असताना इन्शुलिनाच्या मात्रेवर विशेष लक्ष द्यावे लागते. ही मात्रा अधिक झाल्यास प्राणावरही बेतते. म्हणून इन्शुलीन अवसादाचा हा प्रयोग फक्त तज्ञच करू शकतात व त्यामुळे त्याच्या या उपयोगाचे प्रमाण मर्यादितच आहे.

इन्शुलिनाचा कार्बोहायड्रेट, वसा आणि प्रथिन या सर्व अन्नघटकांवर परिणाम होत असल्यामुळे अशक्तपणा, भूक नाहीशी होणे वगैरे अवस्थांमध्ये इन्शुलीन देतात. कृशता, पचनज व्रण (जठरात किंवा लहान आतड्याच्या सुरुवातीच्या भागात होणारा व्रण, अल्सर) वगैरे अवस्थांसाठी केव्हाकेव्हा इन्शुलिनाचा चांगला उपयोग होतो.

मधुमेहामध्ये वसेचा अपचय फार होत राहिल्यामुळे अर्धवट अपचयित वसाम्‍ले व कीटोने रक्तात साठून राहतात व त्यामुळे रक्ताचे pH मूल्य कमी होऊन रोगी बेशुद्ध होऊन वेळेवर उपचार न झाल्यास मृत्युमुखी पडतो. अशा अवस्थेत इन्शुलिनाचा फार चांगला उपयोग होतो. इन्शुलीन आणि द्राक्षशर्करा एकाच वेळी टोचली असता वसाम्‍लाचे व कीटोनांचे रक्तातील प्रमाण त्वरित कमी होऊन रोगी बरा होतो. या प्रकाराच्या मूर्च्छेला ‘मधुमेही मूर्च्छा’ असे म्हणतात.

इन्शुलीन अवसाद : इन्शुलीन प्रमाणाबाहेर टोचल्यास, अनियमितपणे घेतल्यास आणि ते घेत असताना योग्य असा आहार न घेतल्यास रक्तातील शर्करेचे प्रमाण एकदम कमी होऊन रोग्याला घाम फुटणे, अस्वस्थता वाटणे, हातापायांत कापरे भरणे आणि मानसिक संभ्रम होणे ही लक्षणे होतात. अशा वेळी त्वरित साखर न खाल्ल्यास रोग्याला मूर्च्छा येऊन मृत्यूही संभवतो. म्हणून इन्शुलीन घेत असलेल्या सर्व मधुमेही व्यक्तींनी नेहमीच जवळ साखर बाळगावी व इन्शुलीन अवसादाची प्राथमिक लक्षणे दिसल्याबरोबर साखरेचा उपयोग करावा.

शरीरात इन्शुलीन-विरोधी अशी काही प्रवर्तके आहेत. पोष ग्रंथीमध्ये उत्पन्न होणारे एक एंझाइम आणि अधिवृक्‍क ग्रंथीमध्ये उत्पन्न होणारे एक एंझाइम यांचा जोड परिणाम इन्शुलीन-विरोधी असतो.

इन्शुलिन हे एक प्रथिन असल्यामुळे काही रोग्यांमध्ये गोवंशोत्पन्न इन्शुलीन वापरल्यास त्याच्या विरुद्ध प्रतिक्रिया उत्पन्न करणारे प्रतिपिंड  तयार होऊन त्यामुळे इन्शुलिनाच्या क्रियेला रोध उत्पन्न होतो. अशा वेळी गोवंशोत्पन्न इन्शुलिनाच्या ऐवजी दुसर्‍या प्राण्याच्या अग्निपिंडापासून बनविलेले इन्शुलीन उपयोगी पडते.

काही इन्शुलिन-विरोधी रोग्यांच्या रक्तात ए-ग्‍लोब्युलीन (एक प्रकारचे प्रथिन द्रव्य) सापडते. हे इन्शुलीन-विरोधी आहे परंतु ते कोठे व कसे उत्पन्न होते ते अजून अज्ञात आहे.

यकृतामध्ये एक विशिष्ट एंझाइम असते. त्याच्या क्रियेमुळे इन्शुलिनाची रासायनिक घटना बदलते, तसेच इन्शुलिनाच्या घटनेतील दोन शृंखला ज्या गंधक रेणूंच्या जोडाने जोडल्या जातात तो गंधक दुवा तोडला गेला म्हणजे ती इन्शुलिनाची क्रिया बंद पडते.

उत्पादन पद्धती : जनावराला खाटिकखान्यात मारल्यानंतर ताबडतोब त्याचा अग्निपिंड काढून घेऊन बर्फात ठेवतात. नंतर त्याचे अगदी बारीक तुकडे करून लगदा बनवितात. हा लगदा पुढे अम्‍लमिश्रित अल्कोहॉलामध्ये घालतात. या अल्कोहॉलामुळे लगद्यातील ट्रिप्सीन या प्रवर्तकाचा नाश झाल्यामुळे त्याचा इन्शुलिनावर विपरीत परिणाम होणे टळते आणि लगद्यातील इन्शुलीन त्या अल्कोहॉलामध्ये विरघळते. लगद्यात पुनःपुन्हा अम्‍लमिश्रित अल्कोहॉल घालून त्यातील सर्व इन्शुलीन अशुद्ध स्वरूपात असताना विरघळवून घेतात. नंतर अम्‍लमिश्रित अल्कोहॉलामधील द्रव पदार्थच वेगळे काढण्यासाठी ते मिश्रण केंद्रोत्सारक (पदार्थ केंद्रापासून दूर ढकलणार्‍या) यंत्रात घालून विद्राव वेगळा करण्यात येतो. त्या विद्रावात नंतर अमोनिया टाकून त्याची विक्रिया क्षारीय (अल्कलाइन) करून अवपातित (गाळासारखा) भाग गाळून काढण्यात येतो. राहिलेल्या विद्रावात अम्‍ल मिसळून त्याची विक्रिया २·३ pH इतकी करून ते अगदी कमी तपमानात निर्वात पद्धतीने मूळच्या १/१० इतके आटविण्यात येते. यावेळी विद्रावातील वसा वेगळी होते; ती काढून टाकून उरलेल्या विद्रावाच्या २५ टक्के इतके मीठ (सोडियम क्लोराइड) त्यात विरघळवितात. असे झाल्याबरोबर विद्रावातील अशुद्ध इन्शुलीन वेगळे होते. ते पुन्हा अम्‍लजलात विरघळवून त्याची विक्रिया ५ pH इतकी केल्याबरोबर शुद्ध इन्शुलीन अवपातित होते. त्यात फॉस्फेट, अ‍ॅसिटोन आणि झिंक क्लोराइड मिसळून त्याची विक्रिया ५·२ pH इतकी काळजीपूर्वक ठेवून ते मिश्रण सारखे ढवळीत राहिल्यास इन्शुलिनाचे स्फटिक तयार होऊन वेगळे होतात. या स्फटिकांचे जैव मापन सशाच्या शरीरात करतात.

लेखक :  वा. रा. ढमढेरे; म. द. हेगिष्टे

स्त्रोत : मराठी विश्वकोश