Ендокринна функція підшлункової залози

Підшлункова залоза розташована на задній стінці черевної порожнини, позаду шлунка, на рівні L1-L2 і простягається від дванадцятипалої кишки до воріт селезінки. Її довжина становить близько 15 см, вага - близько 100 г. Підшлункова залоза має головку, розташовану в склепінні дванадцятипалої кишки, тіло та хвіст, що досягає воріт селезінки та лежить ретроперитонеально. Кровопостачання підшлункової залози здійснюється селезінковою та верхньою брижовою артеріями. Венозна кров надходить у селезінкову та верхню брижові вени. Підшлункова залоза іннервується симпатичними та парасимпатичними нервами, кінцеві волокна яких контактують з клітинною мембраною клітин острівців.

Підшлункова залоза виконує екзокринну та ендокринну функції. Останню виконують острівці Лангерганса, які складають близько 1-3% маси залози (від 1 до 1,5 мільйона). Діаметр кожного становить близько 150 мкм. Один острівець містить від 80 до 200 клітин. Існує кілька їх типів, залежно від здатності секретувати поліпептидні гормони. А-клітини виробляють глюкагон, В-клітини – інсулін, а D-клітини – соматостатин. Також виявлено низку острівцевих клітин, які, як передбачається, виробляють вазоактивний інтерстиціальний поліпептид (VIP), гастроінтестинальний пептид (GIP) та панкреатичний поліпептид. В-клітини локалізовані в центрі острівця, а решта розташовані на його периферії. Основну масу – 60% клітин – складають В-клітини, 25% – А-клітини, 10% – D-клітини, а решта – 5% маси.

Інсулін утворюється в B-клітинах з його попередника, проінсуліну, який синтезується на рибосомах шорсткої ендоплазматичної мережі. Проінсулін складається з 3 пептидних ланцюгів (A, B та C). A- та B-ланцюги з'єднані дисульфідними містками, а C-пептид пов'язує A- та B-ланцюги. Молекулярна маса проінсуліну становить 9000 дальтон. Синтезований проінсулін потрапляє в апарат Гольджі, де він розщеплюється протеолітичними ферментами на молекулу C-пептиду з молекулярною масою 3000 дальтон та молекулу інсуліну з молекулярною масою 6000 дальтон. A-ланцюг інсуліну складається з 21 амінокислотного залишку, B-ланцюг - з 30, а C-пептид - з 27-33. Попередником проінсуліну в процесі його біосинтезу є препроінсулін, який відрізняється від першого наявністю іншого пептидного ланцюга, що складається з 23 амінокислот і приєднаний до вільного кінця B-ланцюга. Молекулярна маса препроінсуліну становить 11 500 дальтон. Він швидко перетворюється на проінсулін на полісомах. З апарату Гольджі (пластинчастого комплексу) інсулін, С-пептид і частково проінсулін потрапляють у везикули, де перший зв'язується з цинком і відкладається в кристалічному стані. Під впливом різних подразників везикули переміщуються до цитоплазматичної мембрани та вивільняють інсулін у розчиненому вигляді в прекапілярний простір шляхом еміоцитозу.

Найпотужнішим стимулятором його секреції є глюкоза, яка взаємодіє з рецепторами цитоплазматичної мембрани. Інсулінова реакція на його дію двофазна: перша фаза – швидка – відповідає вивільненню запасів синтезованого інсуліну (1-й пул), друга – повільна – характеризує швидкість його синтезу (2-й пул). Сигнал від цитоплазматичного ферменту – аденілатциклази – передається до системи цАМФ, мобілізуючи кальцій з мітохондрій, який бере участь у вивільненні інсуліну. Окрім глюкози, стимулюючий вплив на вивільнення та секрецію інсуліну мають амінокислоти (аргінін, лейцин), глюкагон, гастрин, секретин, панкреозимін, гастрічний інгібуючий поліпептид, нейротензин, бомбезин, сульфаніламідні препарати, бета-адренергічні стимулятори, глюкокортикоїди, СТГ, АКТГ. Гіпоглікемія, соматостатин, нікотинова кислота, діазоксид, альфа-адренергічна стимуляція, фенітоїн та фенотіазини пригнічують секрецію та вивільнення інсуліну.

Інсулін у крові знаходиться у вільному стані (імунореактивний інсулін, ІРІ) та зв'язаний з білками плазми. Деградація інсуліну відбувається в печінці (до 80%), нирках та жировій тканині під впливом глутатіонтрансферази та глутатіонредуктази (у печінці), інсулінази (у нирках), протеолітичних ферментів (у жировій тканині). Проінсулін та С-пептид також підлягають деградації в печінці, але значно повільніше.

Інсулін має багатогранний вплив на інсулінозалежні тканини (печінку, м'язи, жирову тканину). Він не має прямого впливу на ниркову та нервову тканини, кришталик та еритроцити. Інсулін – це анаболічний гормон, що посилює синтез вуглеводів, білків, нуклеїнових кислот та жирів. Його вплив на вуглеводний обмін виражається у збільшенні транспорту глюкози в клітини інсулінозалежних тканин, стимуляції синтезу глікогену в печінці та пригніченні глюконеогенезу та глікогенолізу, що викликає зниження рівня цукру в крові. Вплив інсуліну на білковий обмін виражається у стимуляції транспорту амінокислот через цитоплазматичну мембрану клітин, синтезі білка та гальмуванні його розпаду. Його участь у жировому обміні характеризується включенням жирних кислот до складу тригліцеридів жирової тканини, стимуляцією синтезу ліпідів та пригніченням ліполізу.

Біологічний ефект інсуліну зумовлений його здатністю зв'язуватися зі специфічними рецепторами клітинної цитоплазматичної мембрани. Після зв'язування з ними сигнал передається через вбудований у клітинну мембрану фермент – аденілатциклазу – до системи цАМФ, яка за участю кальцію та магнію регулює синтез білка та утилізацію глюкози.

Базальна концентрація інсуліну, що визначається радіоімунологічно, у здорових осіб становить 15-20 мкОд/мл. Після перорального навантаження глюкозою (100 г) її рівень збільшується у 5-10 разів порівняно з початковим рівнем через 1 годину. Швидкість секреції інсуліну натщесерце становить 0,5-1 Од/год, а після їжі збільшується до 2,5-5 Од/год. Секреція інсуліну збільшується внаслідок парасимпатичної стимуляції та зменшується внаслідок симпатичної стимуляції.

Глюкагон — це одноланцюговий поліпептид з молекулярною масою 3485 дальтонів. Він складається з 29 амінокислотних залишків. В організмі розщеплюється протеолітичними ферментами. Секреція глюкагону регулюється глюкозою, амінокислотами, гормонами шлунково-кишкового тракту та симпатичною нервовою системою. Вона посилюється гіпоглікемією, аргініном, гормонами шлунково-кишкового тракту, особливо панкреозиміном, факторами, що стимулюють симпатичну нервову систему (фізична активність тощо), та зниженням рівня вільних жирних кислот у крові.

Вироблення глюкагону пригнічується соматостатином, гіперглікемією та підвищеним рівнем вільних жирних кислот у крові. Вміст глюкагону в крові збільшується при декомпенсованому цукровому діабеті та глюкагономі. Період напіввиведення глюкагону становить 10 хвилин. Він інактивується переважно в печінці та нирках шляхом розщеплення на неактивні фрагменти під впливом ферментів карбоксипептидази, трипсину, хімотрипсину тощо.

Основний механізм дії глюкагону характеризується збільшенням продукції глюкози печінкою шляхом стимуляції її розщеплення та активації глюконеогенезу. Глюкагон зв'язується з рецепторами мембран гепатоцитів та активує фермент аденілатциклазу, що стимулює утворення цАМФ. Це призводить до накопичення активної форми фосфорилази, яка бере участь у процесі глюконеогенезу. Крім того, пригнічується утворення ключових гліколітичних ферментів та стимулюється вивільнення ферментів, що беруть участь у процесі глюконеогенезу. Ще однією глюкагонзалежною тканиною є жирова тканина. Зв'язуючись з рецепторами адипоцитів, глюкагон сприяє гідролізу тригліцеридів з утворенням гліцерину та вільних жирних кислот. Цей ефект досягається шляхом стимуляції цАМФ та активації гормон-чутливої ліпази. Посилення ліполізу супроводжується збільшенням вмісту вільних жирних кислот у крові, їх надходженням у печінку та утворенням кетокислот. Глюкагон стимулює глікогеноліз у серцевому м'язі, що збільшує серцевий викид, розширює артеріоли та знижує загальний периферичний опір, зменшує агрегацію тромбоцитів, секрецію гастрину, панкреозиміну та панкреатичних ферментів. Під впливом глюкагону збільшується утворення інсуліну, соматотропного гормону, кальцитоніну, катехоламінів, а також виведення рідини та електролітів із сечею. Його базальний рівень у плазмі крові становить 50-70 пг/мл. Після прийому білкової їжі, під час голодування, при хронічних захворюваннях печінки, хронічній нирковій недостатності та глюкагономі вміст глюкагону збільшується.

Соматостатин – це тетрадекапептид з молекулярною масою 1600 дальтон, що складається з 13 амінокислотних залишків з одним дисульфідним містком. Соматостатин був вперше виявлений у передньому гіпоталамусі, а потім у нервових закінченнях, синаптичних везикулах, підшлунковій залозі, шлунково-кишковому тракті, щитовидній залозі та сітківці. Найбільша кількість гормону утворюється в передньому гіпоталамусі та D-клітинах підшлункової залози. Біологічна роль соматостатину полягає в пригніченні секреції соматотропного гормону, АКТГ, ТТГ, гастрину, глюкагону, інсуліну, реніну, секретину, вазоактивного шлункового пептиду (ВГП), шлункового соку, панкреатичних ферментів та електролітів. Він знижує всмоктування ксилози, скоротливість жовчного міхура, кровотік у внутрішніх органах (на 30-40%), перистальтику кишечника, а також зменшує вивільнення ацетилхоліну з нервових закінчень та електричну збудливість нервів. Період напіввиведення парентерально введеного соматостатину становить 1-2 хвилини, що дозволяє розглядати його як гормон та нейромедіатор. Багато ефектів соматостатину опосередковуються через його вплив на вищезгадані органи та тканини. Механізм його дії на клітинному рівні досі незрозумілий. Вміст соматостатину в плазмі крові здорових людей становить 10-25 пг/л і збільшується у пацієнтів з цукровим діабетом I типу, акромегалією та D-клітинною пухлиною підшлункової залози (соматостатиномою).

Роль інсуліну, глюкагону та соматостатину в гомеостазі. Інсулін та глюкагон відіграють основну роль в енергетичному балансі організму, підтримуючи його на певному рівні в 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). Підвищена секреція глюкагону викликає посилення розпаду білка в м'язах та посилює процес глюконеогенезу, що сприяє поповненню запасів глікогену в печінці. Таким чином, постійний рівень глюкози в крові, необхідний для функціонування мозку, еритроцитів та мозкової речовини нирок, підтримується за рахунок посилення глюконеогенезу, глікогенолізу, пригнічення утилізації глюкози іншими тканинами під впливом підвищеної секреції глюкагону та зменшення споживання глюкози інсулінозалежними тканинами в результаті зниження вироблення інсуліну. Протягом доби тканина мозку поглинає від 100 до 150 г глюкози. Гіперпродукція глюкагону стимулює ліполіз, що підвищує рівень вільних жирних кислот у крові, які використовуються серцем та іншими м'язами, печінкою та нирками як енергетичний матеріал. Під час тривалого голодування кетокислоти, що утворюються в печінці, також стають джерелом енергії. Під час природного голодування (протягом ночі) або під час тривалих перерв у прийомі їжі (6-12 годин) енергетичні потреби інсулінозалежних тканин організму підтримуються за рахунок жирних кислот, що утворюються під час ліполізу.

Після вживання їжі (вуглеводів) спостерігається швидке підвищення рівня інсуліну та зниження рівня глюкагону в крові. Перше викликає прискорення синтезу глікогену та утилізації глюкози інсулінозалежними тканинами. Білкова їжа (наприклад, 200 г м'яса) стимулює різке підвищення концентрації глюкагону в крові (на 50-100%) та незначне підвищення інсуліну, що сприяє посиленню глюконеогенезу та збільшенню вироблення глюкози печінкою.

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