Ендокринна функция на панкреаса

Панкреасът е разположен на задната стена на коремната кухина, зад стомаха, на ниво L1-L2 и се простира от дванадесетопръстника до хилуса на слезката. Дължината му е около 15 см, теглото е около 100 г. Панкреасът има глава, разположена в свода на дванадесетопръстника, тяло и опашка, достигаща до хилуса на слезката и разположена ретроперитонеално. Кръвоснабдяването на панкреаса се осъществява от слезковата и горната мезентериална артерия. Венозната кръв постъпва в слезковата и горните мезентериални вени. Панкреасът се инервира от симпатикови и парасимпатикови нерви, чиито крайни влакна контактуват с клетъчната мембрана на островните клетки.

Панкреасът има екзокринни и ендокринни функции. Последната се изпълнява от островчетата на Лангерханс, които съставляват около 1-3% от масата на жлезата (от 1 до 1,5 милиона). Диаметърът на всеки от тях е около 150 µm. Един остров съдържа от 80 до 200 клетки. Има няколко вида от тях, в зависимост от способността им да секретират полипептидни хормони. А-клетките произвеждат глюкагон, В-клетките произвеждат инсулин, а D-клетките произвеждат соматостатин. Открити са и редица островни клетки, за които се предполага, че произвеждат вазоактивен интерстициален полипептид (VIP), гастроинтестинален пептид (GIP) и панкреатичен полипептид. В-клетките са локализирани в центъра на островчетата, а останалите са разположени по периферията им. По-голямата част от масата - 60% от клетките - са В-клетки, 25% - А-клетки, 10% - D-клетки, а останалите - 5% от масата.

Инсулинът се образува в В-клетките от неговия предшественик, проинсулин, който се синтезира върху рибозомите на грапавия ендоплазмен ретикулум. Проинсулинът се състои от 3 пептидни вериги (А, В и С). А- и В-веригите са свързани чрез дисулфидни мостове, а С-пептидът свързва А- и В-веригите. Молекулното тегло на проинсулина е 9000 далтона. Синтезираният проинсулин навлиза в апарата на Голджи, където се разгражда от протеолитични ензими на С-пептидна молекула с молекулно тегло 3000 далтона и инсулинова молекула с молекулно тегло 6000 далтона. А-веригата на инсулина се състои от 21 аминокиселинни остатъка, В-веригата - от 30, а С-пептидът - от 27-33. Предшественикът на проинсулина в процеса на неговата биосинтеза е препроинсулинът, който се различава от първия по наличието на друга пептидна верига, състояща се от 23 аминокиселини и прикрепена към свободния край на В-веригата. Молекулното тегло на препроинсулина е 11 500 далтона. Той бързо се превръща в проинсулин върху полизоми. От апарата на Голджи (ламеларния комплекс) инсулинът, С-пептидът и частично проинсулинът навлизат във везикули, където първият се свързва с цинк и се отлага в кристално състояние. Под въздействието на различни стимули везикулите се придвижват към цитоплазмената мембрана и освобождават инсулин в разтворена форма в прекапилярното пространство чрез емиоцитоза.

Най-мощният стимулатор на неговата секреция е глюкозата, която взаимодейства с рецепторите на цитоплазмената мембрана. Инсулиновата реакция към неговия ефект е двуфазна: първата фаза - бърза - съответства на освобождаването на резерви от синтезиран инсулин (1-ви пул), втората - бавна - характеризира скоростта на неговия синтез (2-ри пул). Сигналът от цитоплазмения ензим - аденилатциклаза - се предава на цАМФ системата, мобилизирайки калций от митохондриите, който участва в освобождаването на инсулин. В допълнение към глюкозата, аминокиселините (аргинин, левцин), глюкагон, гастрин, секретин, панкреозимин, стомашен инхибиторен полипептид, невротензин, бомбезин, сулфонамидни лекарства, бета-адренергични стимуланти, глюкокортикоиди, STH, ACTH имат стимулиращ ефект върху освобождаването и секрецията на инсулин. Хипогликемията, соматостатинът, никотиновата киселина, диазоксидът, алфа-адренергичната стимулация, фенитоинът и фенотиазините потискат секрецията и освобождаването на инсулин.

Инсулинът в кръвта е свободен (имунореактивен инсулин, ИРИ) и свързан с плазмените протеини. Разграждането на инсулина протича в черния дроб (до 80%), бъбреците и мастната тъкан под влиянието на глутатион трансфераза и глутатион редуктаза (в черния дроб), инсулиназа (в бъбреците), протеолитични ензими (в мастната тъкан). Проинсулинът и С-пептидът също подлежат на разграждане в черния дроб, но много по-бавно.

Инсулинът има множество ефекти върху инсулинозависимите тъкани (черен дроб, мускули, мастна тъкан). Той няма пряк ефект върху бъбречната и нервната тъкан, лещата и еритроцитите. Инсулинът е анаболен хормон, който усилва синтеза на въглехидрати, протеини, нуклеинови киселини и мазнини. Неговият ефект върху въглехидратния метаболизъм се изразява в повишен транспорт на глюкоза в клетките на инсулинозависимите тъкани, стимулиране на синтеза на гликоген в черния дроб и потискане на глюконеогенезата и гликогенолизата, което води до намаляване на нивата на кръвната захар. Ефектът на инсулина върху протеиновия метаболизъм се изразява в стимулиране на транспорта на аминокиселини през цитоплазмената мембрана на клетките, синтеза на протеини и инхибиране на тяхното разграждане. Участието му в метаболизма на мазнините се характеризира с включването на мастни киселини в триглицеридите на мастната тъкан, стимулиране на синтеза на липиди и потискане на липолизата.

Биологичният ефект на инсулина се дължи на способността му да се свързва със специфични рецептори на клетъчната цитоплазмена мембрана. След свързване с тях, сигналът се предава чрез ензим, вграден в клетъчната мембрана - аденилат циклаза - към цАМФ системата, която с участието на калций и магнезий регулира синтеза на протеини и усвояването на глюкоза.

Базалната концентрация на инсулин, определена радиоимунологично, е 15-20 μU/ml при здрави индивиди. След перорално натоварване с глюкоза (100 g), нивото му се увеличава 5-10 пъти в сравнение с началното ниво след 1 час. Скоростта на секреция на инсулин на гладно е 0,5-1 U/h, а след хранене се увеличава до 2,5-5 U/h. Секрецията на инсулин се увеличава чрез парасимпатикова стимулация и намалява чрез симпатикова стимулация.

Глюкагонът е едноверижен полипептид с молекулно тегло 3485 далтона. Състои се от 29 аминокиселинни остатъка. В организма се разгражда от протеолитични ензими. Секрецията на глюкагон се регулира от глюкоза, аминокиселини, стомашно-чревни хормони и симпатиковата нервна система. Тя се усилва от хипогликемия, аргинин, стомашно-чревни хормони, особено панкреозимин, фактори, стимулиращи симпатиковата нервна система (физическа активност и др.), и намаляване на нивата на свободни мастни киселини в кръвта.

Производството на глюкагон се инхибира от соматостатин, хипергликемия и повишени нива на свободни мастни киселини в кръвта. Съдържанието на глюкагон в кръвта се увеличава при декомпенсиран захарен диабет и глюкагоном. Полуживотът на глюкагона е 10 минути. Той се инактивира предимно в черния дроб и бъбреците чрез разделяне на неактивни фрагменти под въздействието на ензими карбоксипептидаза, трипсин, химотрипсин и др.

Основният механизъм на действие на глюкагона се характеризира с увеличаване на производството на глюкоза от черния дроб чрез стимулиране на нейното разграждане и активиране на глюконеогенезата. Глюкагонът се свързва с рецепторите на мембраната на хепатоцитите и активира ензима аденилат циклаза, което стимулира образуването на цАМФ. Това води до натрупване на активната форма на фосфорилаза, която участва в процеса на глюконеогенеза. Освен това се потиска образуването на ключови гликолитични ензими и се стимулира освобождаването на ензими, участващи в процеса на глюконеогенеза. Друга глюкагон-зависима тъкан е мастната тъкан. Чрез свързване с адипоцитните рецептори, глюкагонът насърчава хидролизата на триглицеридите с образуване на глицерол и свободни мастни киселини. Този ефект се постига чрез стимулиране на цАМФ и активиране на хормоночувствителната липаза. Повишената липолиза е съпроводена с увеличаване на свободните мастни киселини в кръвта, включването им в черния дроб и образуването на кетокиселини. Глюкагонът стимулира гликогенолизата в сърдечния мускул, което увеличава сърдечния дебит, разширява артериолите и намалява общото периферно съпротивление, намалява тромбоцитната агрегация, секрецията на гастрин, панкреозимин и панкреатични ензими. Образуването на инсулин, соматотропен хормон, калцитонин, катехоламини и отделянето на течности и електролити с урината се увеличават под влияние на глюкагона. Базалното му ниво в кръвната плазма е 50-70 pg/ml. След прием на протеинови храни, по време на гладуване, при хронични чернодробни заболявания, хронична бъбречна недостатъчност и глюкагоном, съдържанието на глюкагон се увеличава.

Соматостатинът е тетрадекапептид с молекулно тегло 1600 далтона, състоящ се от 13 аминокиселинни остатъка с един дисулфиден мост. Соматостатинът е открит за първи път в предния хипоталамус, а след това в нервните окончания, синаптичните везикули, панкреаса, стомашно-чревния тракт, щитовидната жлеза и ретината. Най-голямо количество от хормона се образува в предния хипоталамус и D-клетките на панкреаса. Биологичната роля на соматостатина е да потиска секрецията на соматотропен хормон, ACTH, TSH, гастрин, глюкагон, инсулин, ренин, секретин, вазоактивен стомашен пептид (VGP), стомашен сок, панкреатични ензими и електролити. Той намалява абсорбцията на ксилоза, контрактилитета на жлъчния мехур, кръвотока във вътрешните органи (с 30-40%), чревната перисталтика, а също така намалява освобождаването на ацетилхолин от нервните окончания и електрическата възбудимост на нервите. Полуживотът на парентерално приложения соматостатин е 1-2 минути, което ни позволява да го разглеждаме като хормон и невротрансмитер. Много от ефектите на соматостатина се осъществяват чрез влиянието му върху гореспоменатите органи и тъкани. Механизмът на действието му на клетъчно ниво все още не е изяснен. Съдържанието на соматостатин в кръвната плазма на здрави индивиди е 10-25 pg/l и се увеличава при пациенти със захарен диабет тип I, акромегалия и D-клетъчен тумор на панкреаса (соматостатином).

Ролята на инсулина, глюкагона и соматостатина в хомеостазата. Инсулинът и глюкагонът играят основна роля в енергийния баланс на организма, поддържайки го на определено ниво в различни състояния на тялото. По време на гладуване нивото на инсулин в кръвта намалява, а глюкагонът се увеличава, особено на 3-5-ия ден от гладуването (приблизително 3-5 пъти). Повишената секреция на глюкагон причинява засилено разграждане на протеините в мускулите и увеличава процеса на глюконеогенеза, което спомага за попълване на запасите от гликоген в черния дроб. По този начин се поддържа постоянно ниво на глюкоза в кръвта, необходимо за функционирането на мозъка, еритроцитите и бъбречната медула, чрез засилване на глюконеогенезата, гликогенолизата, потискане на усвояването на глюкоза от други тъкани под влияние на повишената секреция на глюкагон и намаляване на консумацията на глюкоза от инсулинозависимите тъкани в резултат на намалено производство на инсулин. През деня мозъчната тъкан абсорбира от 100 до 150 g глюкоза. Хиперпродукцията на глюкагон стимулира липолизата, което повишава нивото на свободните мастни киселини в кръвта, които се използват от сърцето и други мускули, черния дроб и бъбреците като енергиен материал. При продължително гладуване, кетокиселините, образувани в черния дроб, също се превръщат в източник на енергия. При естествено гладуване (през нощта) или при дълги прекъсвания в приема на храна (6-12 часа), енергийните нужди на инсулинозависимите тъкани на тялото се поддържат от мастни киселини, образувани по време на липолизата.

След хранене (въглехидрати) се наблюдава бързо повишаване на нивата на инсулин и намаляване на нивата на глюкагон в кръвта. Първото причинява ускоряване на синтеза на гликоген и усвояването на глюкозата от инсулинозависимите тъкани. Протеиновите храни (например 200 г месо) стимулират рязко повишаване на концентрацията на глюкагон в кръвта (с 50-100%) и незначително повишаване на инсулина, което допринася за засилване на глюконеогенезата и увеличаване на производството на глюкоза от черния дроб.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]