Анатомія і фізіологія острівковогоапарату підшлункової залози

Підшлункова залоза розташована на задній стінці черевної порожнини, позаду шлунка, на рівні LI-LII і простягається від дванадцятипалої кишки до воріт селезінки. Довжина її становить близько 15 см, маса - близько 100 г. У підшлунковій залозі розрізняють головку, що розташовується в дузі дванадцятипалої кишки, тіло і хвіст, що досягає воріт селезінки і лежить ретроперитонеально.

Кровопостачання підшлункової залози здійснюється селезінкової і верхньої мезентеріальні артерією. Венозна кров надходить у селезеночную і верхню мезентеріальних вени. Иннервируется підшлункова залоза симпатичними і парасимпатичними нервами, термінальні волокна яких контактують з клітинною мембраною острівцевих клітин.

Підшлункова залоза має екзокринної і ендокринної функцією. Остання здійснюється острівцями Лангерганса, які становлять близько 1-3% маси залози (від 1 до 1,5 млн). Діаметр кожного - близько 150 мкм. В одному острівці міститься від 80 до 200 клітин. Розрізняють декілька їх видів за здатністю секретувати поліпептидні гормони. А-клітини продукують глюкагон, В-клітини - інсулін, D-клітини - соматостатин. Виявлено ще ряд острівцевих клітин, які, ймовірно, можуть продукувати вазоактивний інтерстиціальний поліпептид (ВІП), гастроінтестинальний пептид (ГІП) і панкреатичний поліпептид. В-клітини локалізуються в центрі острівця, а решта - по його периферії. Основну масу - 60% клітин - складають В-клітини, 25% - А-клітини, 10% - D-клітини, інші - 5% маси.

Інсулін утворюється в В-клітинах з його попередника - проінсуліну, який синтезується на рибосомах грубої ендоплазматичної мережі. Проінсулін складається з 3 пептидних ланцюгів (А, В і С). А- і В-ланцюжка з`єднані дисульфідними містками, С-пептид пов`язує А- і В-ланцюга (рис. 42).


Молекулярна маса проінсуліну - 9000 дальтон. Синтезований проінсулін надходить в апарат Гольджі, де під впливом протеолітичних ферментів розщеплюється на молекулу С-пептиду з молекулярної масою 3000 дальтон і молекулу інсуліну з молекулярною масою 6000 дальтон (рис. 43). А-ланцюг інсуліну складається з 21 амінокислотного залишку, В-ланцюг - з 30, а С-пептид - з 27-33. Попередником проінсуліну в процесі його біосинтезу є препроинсулин, який відрізняється від першого наявністю ще однієї пептидного ланцюжка, що складається з 23 амінокислот і приєднується до вільного кінця В-ланцюга.


Молекулярна маса препроінсуліну - 11 500 дальтон. Він швидко перетворюється в проінсулін на полісомах. З апарату Гольджі (пластинчастий комплекс) інсулін, С-пептид і частково проінсулін надходять в везикули, де перший зв`язується з цинком і депонується в кристалічному стані. Під впливом різних стимулів везикули просуваються до цитоплазматичної мембрані і шляхом еміоцітоза звільняють інсулін в розчиненому вигляді в Прекапілярні простір.

Найпотужніший стимулятор його секреції - глюкоза, яка взаємодіє з рецепторами мембрани цитоплазми. Відповідь інсуліну на її вплив є двофазним: перша фаза - швидка - відповідає викиду запасів синтезованого інсуліну (1-й пул), друга - повільна - характеризує швидкість його синтезу (2-й пул). Сигнал від цитоплазматичного ферменту - аденілатциклази - передається на систему цАМФ, мобілізуючу з мітохондрій кальцій, який бере участь у звільненні інсуліну.

Крім глюкози, стимулюючим впливом на звільнення і секрецію інсуліну мають амінокислоти (аргінін, лейцин), глюкагон, гастрин, секретин, панкреозимин, шлунковий інгібуючий поліпептид, нейротензін, бомбезин, сульфаніламідні препарати, бета-адреностимулятори, глюкокортикоїди, СТГ, АКТГ. Пригнічують секрецію і звільнення інсуліну гіпоглікемія, соматостатин, нікотинова кислота, діазоксид, альфа-адреностімуляція, фенітоїн, фенотіазини.

Інсулін в крові знаходиться у вільному (Иммунореактивность інсулін, ІРІ) і пов`язаному з білками плазми стані.

Деградація інсуліну відбувається в печінці (до 80%), нирках і жировій тканині під впливом глютатіонтрансферази і глютатіонредуктази (в печінці), інсулінази (в нирках), протеолітичних ферментів (в жировій тканині). Проінсулін і С-пептид також піддаються деградації в печінці, але значно повільніше.

Інсулін дає множинний ефект на інсулінозалежні тканини (печінка, м`язи, жирова тканина). На ниркову і нервову тканини, кришталик, еритроцити він не має безпосереднього дії. Інсулін є анаболічним гормоном, що підсилює синтез вуглеводів, білків, нуклеїнових кислот і жиру. Його вплив на вуглеводний обмін виражається в збільшенні транспорту глюкози в клітини інсулінозалежних тканин, стимуляції синтезу глікогену в печінці і придушенні глюконеогенезу, і глікогенолізу, що викликає зниження рівня цукру в крові.

Вплив інсуліну на білковий обмін виражається в стимуляції транспорту амінокислот через цитоплазматичну мембрану клітин, синтезу білка і гальмування його розпаду. Його участь в жировому обміні характеризується включенням жирних кислот в тригліцериди жирової тканини, стимуляцією синтезу ліпідів і придушенням ліполізу.

Біологічний ефект інсуліну обумовлений його здатністю зв`язуватися зі специфічними рецепторами клітинної мембрани цитоплазми. Після з`єднання з ними сигнал через вбудований в оболонку клітини фермент - аденилатциклазу - передається на систему цАМФ, яка за участю кальцію і магнію регулює синтез білка і утилізацію глюкози (рис. 44).


Базальна концентрація інсуліну, обумовлена радіоімунологічними, становить у здорових 15-20 мкЕД / мл. Після пероральної навантаження глюкозою (100 г) рівень його через 1 год підвищується в 5-10 разів у порівнянні з вихідним. Швидкість секреції інсуліну натще становить 0,5-1 ОД / год, а після прийому їжі збільшується до 2,5-5 ОД / год. Секрецію інсуліну збільшує парасимпатична і зменшує симпатична стимуляція.

Глюкагон є одноланцюговим полипептидом з молекулярної масою 3485 дальтон. Він складається з 29 амінокислотних залишків. Розщеплюється в організмі за допомогою протеолітичних ферментів. Секрецію глюкагону регулюють глюкоза, амінокислоти, гастроінтестинальні гормони і симпатична нервова система. Її підсилюють гіпоглікемія, аргінін, гастроінтестинальні гормони, особливо панкреозимин, фактори, що стимулюють симпатичну нервову систему (фізичне навантаження і ін.), Зменшення вмісту в крові СЖК.

Пригнічують продукцію глюкагону соматостатин, гіперглікемія, підвищений рівень СЖК в крові. Зміст глюкагону в крові підвищується при декомпенсованому цукровому діабеті, глюкагономах. Період напіврозпаду глюкагону становить 10 хв. Інактивується він переважно в печінці та нирках шляхом розщеплення на неактивні фрагменти під впливом ферментів карбоксипептидази, трипсину, хемотрипсин і ін.

Основний механізм дії глюкагону характеризується збільшенням продукції глюкози печінкою шляхом стимуляції його розпаду і активації глюконеогенезу. Глюкагон зв`язується з рецепторами мембрани гепатоцитів і активує фермент аденілатциклазу, яка стимулює утворення цАМФ. При цьому відбувається накопичення активної форми фосфорілази, яка бере участь в процесі глюконеогенезу. Крім того, пригнічується утворення ключових гликолитических ферментів і стимулюється виділення ензимів, що беруть участь в процесі глюконеогенезу. Інша глюкагонзавісімая тканину - жирова.

Зв`язуючись з рецепторами адипоцитів, глюкагон сприяє гідролізу тригліцеридів з утворенням гліцерину і СЖК.

Цей ефект здійснюється шляхом стимуляції цАМФ і активації гормоночувствітельноі ліпази. Посилення ліполізу супроводжується підвищенням в крові СЖК, включенням їх в печінку і утворенням кетокислот. Глюкагон стимулює глікогеноліз в серцевому м`язі, що сприяє збільшенню серцевого викиду, розширенню артериол і зменшення загального периферичного опору, зменшує агрегацію тромбоцитів, секрецію гастрину, панкреозимина і панкреатичних ферментів. Освіта інсуліну, СТГ, кальцитоніну, катехоламінів, виділення рідини і електролітів з сечею під впливом глюкагону збільшуються. Його базальний рівень у плазмі крові становить 50-70 пг / мл. Після прийому білкової їжі, під час голодування, при хронічних захворюваннях печінки, хронічною нирковою недостатністю, глюкагономах зміст глюкагону збільшується.

Соматостатін є тетрадекапептід з молекулярної маса 1600 дальтон, що складається з 13 амінокислотних залишків з одним дисульфідні містком. Вперше соматостатин був виявлений в передньому гіпоталамусі, а потім - в нервових закінченнях, синаптичних бульбашках, підшлунковій залозі, шлунково-кишковому тракті, щитовидній залозі, сітківці. Найбільша кількість гормону утворюється в передньому гіпоталамусі і D-клітинах підшлункової залози.

Біологічна роль соматостатина полягає в придушенні секреції СТГ, АКТГ, ТТГ, гастрину, глюкагону, інсуліну, реніну, секретину, вазоактивного шлункового пептиду (ВЖП), шлункового соку, панкреатичних ферментів і електролітів. Він знижує абсорбцію ксилози, скоротність жовчного міхура, кровотік внутрішніх органів (на 30-40%), перистальтику кишечника, а також зменшує звільнення ацетилхоліну з нервових закінчень і електровозбудімость нервів.

Період напіврозпаду парентерально введеного соматостатина становить 1-2 хв, що дозволяє розглядати його як гормон і нейротрансмиттер. Багато ефекти соматостатину попиту і через його вплив на перераховані вище органи і тканини. Механізм же його дії на клітинному рівні поки неясний. Зміст соматостатина в плазмі крові здорових осіб становить 10-25 пг / л і підвищується у хворих на цукровий діабет I типу, акромегалией і при D-клітинної пухлини підшлункової залози (Соматостатінома).

Роль інсуліну, глюкагону і соматостатину в гомеостазі. В енергетичному балансі організму основну роль грають інсулін і глюкагон, які підтримують його на певному рівні при різних станах організму. Під час голодування рівень інсуліну в крові знижується, а глюкагону - підвищується, особливо на 3-5-й день голодування (приблизно в 3-5 разів). Збільшення секреції глюкагону викликає підвищений розпад білка в м`язах і збільшує процес глюконеогенезу, що сприяє поповненню запасів глікогену в печінці.

Таким чином, постійний рівень глюкози в крові, необхідний для функціонування мозку, еритроцитів, мозкового шару нирок, підтримується за рахунок посилення глюконеогенезу, глікогенолізу, придушення утилізації глюкози іншими тканинами під впливом збільшення секреції глюкагону і зменшення споживання глюкози інсулінозалежний тканинами в результаті зниження продукції Інсуліну. Протягом доби мозкова тканина поглинає від 100 до 150 г глюкози.

Гіперпродукція глюкагону стимулює ліполіз, що підвищує в крові рівень СЖК, які використовуються серцевої та іншими м`язами, печінкою, нирками в якості енергетичного матеріалу. При тривалому голодуванні джерелом енергії стають і кетокислот, що утворюються в печінці. При природному голодуванні (протягом ночі) або при тривалих перервах в прийомі їжі (6-12 год) енергетичні потреби інсулінозалежних тканин організму підтримуються за рахунок жирних кислот, що утворюються під час ліполізу.

Після прийому їжі (вуглеводної) спостерігаються швидке підвищення рівня інсуліну і зменшення вмісту глюкагону в крові. Перший викликає прискорення синтезу глікогену і утилізацію глюкози інсулінозалежний тканинами. Білкова їжа (наприклад, 200 г м`яса) стимулює різкий підйом концентрації в крові глюкагону (на 50-100%) і незначне - інсуліну, що сприяє посиленню глюконеогенезу і збільшення продукції глюкози печінкою.

Н.Т. Старкова