Биологическая работа поджелудочной железы
Гормонами называются вещества, синтезируемые крупными эндокринными железами и особыми железистыми клетками во внутренних органах. Их роль для организма заключается в контроле и регулировании метаболических биохимических процессов.
Гормоны поджелудочной железы вырабатываются в органе пищеварительной системы, связаны с перевариванием пищи и усвоением ее полезных составляющих. Через общую систему гипоталамо-гипофизарного управления подчиняются влиянию необходимости изменений обмена веществ. Чтобы понять особенности деятельности поджелудочной железы, необходим небольшой урок анатомии и физиологии.
Строение и функции
Поджелудочная железа является самой крупной среди эндокринных. Расположена забрюшинно. В строении различают: округлую головку, более широкое тело и удлиненный хвост. Головка — наиболее широкая часть, окружена тканями двенадцатиперстной кишки. Ширина доходит в норме до пяти см, толщина составляет 1,5–3 см.
Тело — имеет переднюю, заднюю и нижнюю грани. Спереди прилегает к задней поверхности желудка. Нижним краем доходит до второго поясничного позвонка. Длина составляет 1,75–2,5 см. Хвостовая часть — направлена кзади и влево. Контактирует с селезенкой, надпочечником и левой почкой. Общая длина железы составляет 16–23 см, а толщина уменьшается от трех см в зоне головки до 1,5 см в хвосте.
Вдоль железы идет центральный (Вирсунгиев) проток. По нему пищеварительный секрет непосредственно попадает в двенадцатиперстную кишку. Структура паренхимы складывается из двух основных частей: экзокринной и эндокринной. Они отличаются по функциональному значению и строению.
Экзокринная — занимает до 96% массы, состоит из альвеол и сложной системы выводных протоков, которые «отвечают» за выработку и выделение в пищеварительный сок ферментов для обеспечения переваривания пищи в кишечнике. Их недостаток тяжело отражается на процессах усвоения белков, жиров и углеводов. Эндокринная часть — образована скоплением клеток в особые островки Лангерганса. Именно здесь происходит секреция важных для организма гормональных веществ.
Участие в синтезе разных гормонов со стороны поджелудочной железы неодинаково
Какие гормоны вырабатывает поджелудочная железа?
Возможности науки с каждым годом расширяют сведения о роли гормонов поджелудочной железы, позволяют выявлять новые формы, их влияние и взаимодействие. Поджелудочная железа выделяет гормоны, участвующие в обмене веществ в организме:
- инсулин;
- глюкагон;
- соматостатин;
- панкреатический полипептид;
- гастрин.
До некоторого времени к гормонам поджелудочной железы относилось вещество С-пептид. Затем было доказано, что оно представляет собой частичку молекулы инсулина, оторванную при синтезе. Определение этого вещества сохраняет свою важность при анализе обнаружения количества инсулина в крови, поскольку его объем пропорционален основному гормону. Это используется в клинической диагностике.
В экстракте ткани железы обнаружены еще гормональные вещества ваготонин и центропнеин.
В эндокринной части железы клетки делят на четыре главных типа:
- альфа-клетки — составляют до 20% общей массы, в них синтезируется глюкагон;
- бета-клетки — основная разновидность, на них приходится 65–80%, продуцируют необходимый инсулин, для этих клеток свойственно постепенное разрушение с возрастом человека, их количество к старости уменьшается;
- дельта-клетки — занимают примерно 1/10 часть от общего числа, они вырабатывают соматостатин;
- РР-клетки — обнаруживаются в небольшом количестве, отличаются способностью к синтезу панкреатического полипептида;
- G-клетки — вырабатывают гастрин (совместно со слизистой оболочкой желудка).
Гистологическое строение паренхимы позволяет выделить разные виды клеток
Характеристика гормонов поджелудочной железы
Мы рассмотрим основные функции гормонов по их строению, действию на органы и ткани организма человека.
Инсулин
Представляет по строению полипептид. Структура состоит из двух цепочек аминокислот, соединенных «мостиками». Природа образовала наиболее похожий по строению с человеческим инсулин у свиней и кроликов. Эти животные оказались наиболее пригодными для получения препаратов из гормонов поджелудочной железы. Гормон вырабатывается бета-клетками из проинсулина с помощью отделения с-пептида. Выявлена структура, где происходит этот процесс — аппарат Гольджи.
Главная задача инсулина — регулировать концентрацию глюкозы в крови с помощью ее проникновения в жировые и мышечные ткани организма. Инсулин способствует усиленному поглощению глюкозы (повышает проницаемость клеточных оболочек), накоплению ее в виде гликогена в мышцах и печени. Запасы используются организмом при резком росте потребности в энергии (повышении физической нагрузки, заболевании).
Однако инсулин препятствует этому процессу. Он также не дает расщепляться жирам и образовывать кетоновые тела. Стимулирует синтез жирных кислот из продуктов обмена углеводов. Снижает уровень холестерина, предупреждает атеросклероз. Важна роль гормона в белковом обмене: он активизирует расход нуклеотидов и аминокислот с целью синтеза ДНК, РНК, нуклеиновых кислот, задерживает распад белковых молекул.
Эти процессы важны для формирования иммунитета. Инсулин способствует проникновению в клетки аминокислот, магния, калия, фосфатов. Регуляция количества необходимого инсулина зависит от уровня глюкозы в крови. Если образуется гипергликемия, то выработка гормона увеличивается, и наоборот.
В продолговатом мозге существует зона, именуемая гипоталамусом. В ней находятся ядра, куда поступает информация об избытке глюкозы. Обратный сигнал идет по нервным волокнам к бета-клеткам поджелудочной железы, тогда образование инсулина усиливается.
Гипоталамус — руководящая выработкой инсулина высшая «инстанция»
При снижении уровня глюкозы в крови (гипогликемии) ядра гипоталамуса тормозят свою активность, соответственно снижается секреция инсулина. Таким образом, высшие нервные и эндокринные центры регулируют обмен углеводов. Со стороны вегетативной нервной системы на регуляцию выработки инсулина влияют блуждающий нерв (стимулирует), симпатический (блокирует).
Доказано, что глюкоза способна непосредственно действовать на бета-клетки островков Лангерганса и высвобождать инсулин. Большое значение имеет активность разрушающего инсулин фермента (инсулиназы). Она максимально сосредоточена в паренхиме печени и в мышечной ткани. При прохождении крови сквозь печень разрушается половина инсулина.
Глюкагон
Гормон, как и инсулин является полипептидом, но в структуре молекулы присутствует только одна цепочка аминокислот. По своим функциям считается антагонистом инсулина. Образуется в альфа-клетках. Основное значение — расщепление липидов жировой ткани, увеличение концентрации глюкозы в крови.
Совместно с другим гормоном, который также выделяет поджелудочная железа, соматотропином и гормонами надпочечников (кортизолом и адреналином) он защищает организм от резкого падения энергетического материала (глюкозы). Кроме того, важна роль:
- в усилении почечного кровотока;
- нормализации уровня холестерина;
- активации способности печеночной ткани к регенерации;
- в выведении натрия из организма (снимает отеки).
Механизм действия связан во взаимодействии с рецепторами клеточной мембраны. В результате увеличивается активность и концентрация в крови фермента аденилатциклазы, что стимулирует процесс распада гликогена до глюкозы (гликогенолиз). Регуляция секреции осуществляется уровнем глюкозы в крови. При повышении тормозится выработка глюкагона, понижение активизирует продуцирование. Центральное воздействие оказывает передняя доля гипофиза.
Соматостатин
По биохимическому строению относится к полипептидам. Способен тормозить вплоть до полного прекращения синтез таких гормонов, как инсулин, тиреотропных, соматотропина, глюкагона. Именно этот гормон может подавлять секретирование пищеварительных ферментов и желчи.
Нарушение выработки способствует патологиям, связанным с пищеварительной системой. Тормозит секрецию глюкагона путем блокирования поступления в альфа-клетки ионов кальция. На действие влияет гормон роста соматотропин передней доли гипофиза через повышение активности альфа-клеток.
Один из гормонов, который вырабатывается железой
Полипептид
Гормон синтезируют PP-клетки. Он считается антагонистом холецистокинина. Подавляет секреторные функции и активизирует продуцирование желудочного сока. Действие еще недостаточно изучено. Известно, что он участвует в торможении бурного поступления в кровь билирубина, трипсина, желчи, расслаблении мышечной стенки желчного пузыря, подавляет выработку некоторых пищеварительных ферментов.
Пока ученые сходятся во мнении, что основной задачей этого гормона является — экономия ферментов, желчи.
Гастрин
Продуцируется двумя органами — желудком и поджелудочной железой (в меньшем объеме). Контролирует деятельность всех гормонов, участвующих в пищеварении. По числу аминокислотного состава известны 3 вида: микрогастрин — в структуре молекулы 14 аминокислот, малый — в составе 17 разновидностей, большой — формула содержит 34 аминокислоты. Нарушение синтеза вызывает сбой в работе желудка и кишечника. В клинической практике важен анализ на гастрин.
Другие активные вещества
Выявлены и другие, но не менее значимые гормоны, синтезируемые в поджелудочной железе:
- Липокаин — стимулирует образование липидов и окисление жирных кислот, защищает печень от жировой дистрофии.
- Ваготонин — повышает тонус блуждающего нерва, усиливает его воздействие на внутренние органы.
- Центропнеин — возбуждает дыхательный центр продолговатого мозга, помогает в расслаблении мускулатуры бронхов. Усиливает возможность гемоглобина связываться с кислородом и этим улучшает его транспорт в ткани.
- Тиролиберин (другие названия «тиреотропин-рилизинг-фактор», «тиреорелин») — основное место синтеза — гипоталамус, но в малом количестве образуется в островках Лангерганса, желудочно-кишечном тракте, в других нервных ядрах мозга, в эпифизе. Способствует усилению продуцирования в передней доле гипофиза тиреотропного гормона и пролактина, обеспечивающего лактацию у женщин после родов.
Вещество отвечает за процессы, протекающие в печени
Какие применяются лекарственные препараты гормонов поджелудочной железы?
Наиболее известны препараты из инсулина, выпускаемые разными фармацевтическими компаниями. Их отличия заключаются в трех признаках:
- в происхождении;
- скорости наступления и продолжительности действия;
- способе очистки, а также степени чистоты.
В зависимости от происхождения выделяют:
- природные (естественные) средства, изготовленные из поджелудочных желез свиней и крупного рогатого скота (Актрапид, Инсулин ленте GPP, Ультраленте МС, Монотард МС);
- синтетические — получают тонкими методами генной инженерии, составления комбинаций ДНК (Актрапид НМ, Изофан НМ, Хомофан, Хумулин и другие).
По времени начала эффекта и продолжительности действия различают препараты:
- быстрого и одновременно короткого действия (Инсуман рапид, Актрапид, Актрапид НМ,), они начинают действовать уже спустя 15–30 минут после поступления, длительность составляет до 8 часов;
- средней продолжительности — (Хумулин Н, Инсулонг СПП, Хумулин ленте, Монотард МС), начало через 1–2 часа, длительность до 24 часов);
- средней продолжительности + инсулины короткого действия (Актрафан НМ, Инсуман комб., Хумулин М-1) — большая группа, в которой для каждого препарата определены свои параметры, но начинается действие всех спустя 30 минут.
Подробную классификацию препаратов учитывают врачи эндокринологи при выборе для лечения конкретного пациента после его обследования.
Глюкагон показан при любых гипогликемических состояниях
Синтетический препарат Глюкагон вводят внутривенно в качестве помощи от передозировки инсулина. Соматостатин близких животных используется для создания лекарственных средств в терапии заболеваний, связанных с гиперфункцией гормона роста. Очень важен при акромегалии. Болезнь возникает во взрослом возрасте, проявляется усиленным ростом костей черепа, стоп, увеличением некоторых частей тела.
Биологическая роль гормонов поджелудочной железы незаменима для здорового организма. Практически они обеспечивают перевод пищевых продуктов в необходимую энергию. В клетках, которых идет выработка гормонов, нет специальных протоков или выводных путей. Они свой секрет выделяют непосредственно в кровоток и быстро разносят по организму. Нарушенные функции, сбой продуцирования угрожают человеку опасными заболеваниями.
Источник
Принцип работы поджелудочной железы основан на ее уникальном строении. Этот орган одновременно выполняет внутренние и внешнесекреторные функции. По этой причине его относят к двум различным системам – пищеварительной и эндокринной. Признаки сбоя в работе железы проявляются патологическим изменением метаболизма и нарушениями процессов переваривания пищи. При первом появлении симптомов неправильной работы поджелудочной железы рекомендуется срочно обращаться к врачу из-за тяжелых последствий, которые становятся необратимыми.
Строение и функции поджелудочной железы
Поджелудочная железа содержит структурные элементы, предназначенные для выполнения совершенно несхожих задач в организме. Она представлена железистой, очень нежной тканью, сверху покрыта соединительнотканной капсулой. От капсулы отходят перегородки, которые делят орган на множество долек — ацинусов. Каждая долька представлена особого вида железистыми клетками, секретирующими поджелудочный сок. Он поступает в мелкие протоки, которые образуют сеть, впадающую многочисленными выводными каналами в вирсунгов проток. Его важная роль по выведению поджелудочного сока с ферментами в просвет ДПК обусловлена анатомией: тянется через всю железу (от хвоста до головки).
Островки Лангерганса — сложно устроенная структурная единица ПЖ, располагающаяся между дольками. Каждый островок состоит из 5 разновидностей клеток, синтезирующих определенные гормоны. Инсулин — один из важных гормонов, который контролирует углеводный обмен. Островки Лангерганса не имеют протоков — гормоны попадают непосредственно в кровь.
Большая часть островков располагается в хвостовой части железы. Ацинусы равномерно распределены по всей толще органа.
Двойственная роль железы
Со строением ПЖ связаны ее функции в организме. В клетках ацинусов синтезируется приблизительно 1,5−2 л панкреатического сока. В его состав, помимо воды (98%) и органических компонентов (1,5%), входят соли и основные ферменты, расщепляющие белки, жиры и углеводы:
- липаза — воздействует на жиры;
- протеаза — на белки;
- амилаза — на углеводы.
Кроме них, есть и другие представители этих групп энзимов.
Поджелудочная железа вырабатывает эти ферменты в неактивном состоянии. В присутствии энтерокиназы (энзима двенадцатиперстной кишки, который выделяется при попадании пищевого комка из желудка) трипсиноген превращается в трипсин. Далее с участием трипсина активируются другие ферменты ПЖ. Качественный состав и количество выделяемых энзимов находятся в прямой зависимости от съедаемой пищи.
Соли (бикарбонаты), входящие в состав панкреатического сока, создают щелочную среду в просвете ДПК: они нейтрализуют кислое содержимое желудка для улучшения дальнейшего процесса переваривания.
Вода, составляющая основной объем поджелудочного сока, делает поступающий пищевой комок (химус) более жидким, тем самым облегчая дальнейшее расщепление основных пищевых компонентов.
Без поджелудочного сока и ферментов, входящих в его состав, нормальный процесс пищеварения невозможен.
Непосредственное участие ПЖ в метаболизме осуществляется за счет вырабатываемых гормонов клетками островков. Всего эти образования синтезируют 11 гормонов. В ткани железы насчитывается 1,5 млн островков. Это всего лишь 1−3% от массы ПЖ. Каждое образование насчитывает 80−200 клеток пяти разновидностей, расположенных в определенном порядке:
- α-клетки (25%) – продуцируют глюкагон;
- β (60%) – вырабатывают инсулин и амилин;
- δ (10%) – соматостатин;
- PP (остальные 5%) − вазоактивный интестинальный полипептид (ВИП);
- g – гастрин, повышающий кислотность желудочного сока.
Инсулин, глюкагон и амилин непосредственно участвуют в метаболизме углеводов. Амилин — компаньон инсулина в регуляции сахара крови. Глюкоза вырабатывается печенью. Глюкагон по функциям является антагонистом инсулина: он стимулирует расщепление гликогена (по составу − это сложный углевод, основная форма хранения глюкозы в организме) печени до глюкозы, в результате уровень сахара в крови повышается. Сбой в выработке α-клетками глюкагона может вызвать резкую гипогликемию — падение уровня сахара со значительным ухудшением общего состояния вплоть до потери сознания. Это происходит также во время голодовки или в условиях жесткой диеты.
Инсулин, напротив, способствует образованию гликогена из глюкозы, снижая ее содержание в крови. Разрушение β-клеток ведет к разрушению инсулина: происходят сбои углеводного обмена в виде тяжелого заболевания — сахарного диабета.
Признаки неправильной работы ПЖ
Неправильная работа ПЖ зависит от того, какая часть органа повреждена, и какие клетки железы подверглись замещению жировой или соединительной тканью под воздействием патогенных факторов.
Если появилась сухость во рту, жажда, количество воды или другой употребляемой жидкости резко возросло, увеличилось количество мочи (полиурия), появилась сухость кожи, ломкость ногтей и волос, потливость, мучительный зуд, необходимо проверить уровень сахара в крови для исключения сахарного диабета.
Появление поноса или жирного стула, который приобрел серый цвет, является признаком недостатка липазы — гормона, расщепляющего жиры. Он первым снижается при развитии панкреатита. Могут беспокоить боли в животе различной локализации. Их возникновение зависит от того, какой отдел ПЖ больше подвергся воспалительному процессу. Болеть может в правом или левом подреберье с иррадиацией в поясницу или опоясывающего характера.
Помимо поноса, нарушение экскреторной функции ПЖ сопровождается другими диспепсическими явлениями: тошнотой, рвотой, не приносящей облегчения, выраженным вздутием живота (метеоризмом), отрыжками. Если появилась хотя бы одна из этих жалоб, и человек почувствовал себя плохо, необходимо проверять функции ПЖ и ее состояние. Если это касается здоровья ребёнка, делать это нужно незамедлительно: при остром панкреатите симптомы нарастают быстро, при несвоевременном оказании неотложной помощи может в течение нескольких часов развиться панкреонекроз. Даже если состояние ухудшилось ночью, необходимо вызывать скорую помощь, чтобы избежать тяжелых осложнений: при панкреонекрозе сохраняется высокая летальность, независимо от возраста и пола пациента. Подвержен его развитию любой взрослый, но мужчина, по статистике, страдает чаще, чем женщина. Это зависит от образа жизни, питания и наличия вредных привычек.
Учитывая тесную взаимосвязь всех процессов в организме, хроническое длительное снижение деятельности ПЖ в результате плохо перевариваемой пищи вызывает:
- развитие гиповитаминоза;
- недостаток микроэлементов;
- снижение трофики: человек теряет вес;
- прогрессивное накопление солей;
- нарушение обмена холестерина.
Развивается остеохондроз, остеоартроз, атеросклероз.
Как регулируется работа поджелудочной железы?
Работа ПЖ регулируется на нескольких уровнях:
- Самый высокий — контроль ее работы центральной нервной системой, которая влияет на секрецию клеток органа.
- Второй уровень контроля — вегетативная нервная система (ВНС): вид, запах пищи, даже упоминание о ней вызывает выработку пищеварительного и желудочного сока. Такая активность железы происходит за счет парасимпатической части вегетативной нервной системы через блуждающий нерв (n.vagus). Симпатическая НС и такие гормоны, как соматостатин и глюкагон, снижают функциональную деятельность железы.
- Желудочный сок и состояние желудка взаимосвязано с внешнесекреторной работой ПЖ: высокая кислотность и большой объем пищи, поступающей в просвет ДПК, стимулируют образование и выделение ферментов. Этому способствует и повышенная выработка гормонов, производимых ДПК (секретин, холецистокинин), напрямую влияющих на работу ПЖ.
ПЖ самостоятельно регулирует количество необходимых ферментов в зависимости от рациона человека: если в пище преобладают углеводы — максимально синтезируется амилаза, при употреблении большого количества белковой пищи — трипсин, преимущественное содержание жиров в еде ведет к выработке липаз.
Что необходимо делать, если железа перестала работать?
При первых симптомах нарушения работы ПЖ необходимо обратиться к врачу, не занимаясь самолечением. Для восстановления функций органа нужно правильно установить диагноз, после чего принять курс комплексной терапии. Определяется сахар крови, и проводится анализ крови и мочи на диастазу. Это дает возможность отдифференцировать, какая часть деятельности (внешнесекреторная или инкреторная) железы пострадала. Лечение включает:
- изменение образа жизни (отказ от вредных привычек);
- диетическое питание;
- лекарственную терапию;
- исключение стрессовых ситуаций;
- ограничение тяжелых физических нагрузок.
Важным пунктом комплексной терапии является диета. Она зависит от выявленного заболевания: при сахарном диабете назначается стол № 9 по Певзнеру со значительным уменьшением или исключением углеводных продуктов; при панкреатите — стол № 5п: запрещается употребление жирной, жареной, острой, копченой пищи, консервов, крепкого чая и кофе, газированных напитков, пакетированных соков.
При патологии ПЖ необходим полный отказ от алкогольных напитков и курения.
Медикаментозное лечение включает прием сахароснижающих препаратов при диабете. Во многих случаях принимать их приходится всю жизнь. При панкреатите назначается ферментозамещающая терапия — в зависимости от тяжести заболевания, сроки приема препаратов различны, иногда — месяцы и годы. Помимо энзимов, прописываются симптоматические средства: спазмолитики, анальгетики, препараты, снижающие секрецию желудочного сока и кислотность (ИПП — ингибиторы протонной помпы, блокаторы Н2 — гимстаминовых рецепторов, антациды, препараты висмута), витаминные комплексы, микроэлементы, антигистамины. Все назначения в связи с опасностью тяжелых осложнений делает только врач. Самостоятельно принимать какие-либо препараты при такой патологии не рекомендуется.
Как проверить работу поджелудочной железы в домашних условиях?
Для проверки работы поджелудочной железы в домашних условиях проводится тест на скрытый сахарный диабет — определяется постпрандиальная гликемия (ППГ). Это уровень сахара через 2 часа после углеводного завтрака. Его должен делать каждый пациент, используя глюкометр — электронный прибор, простой в применении, доступный каждому пациенту Устройство определяет количество сахара в капле капиллярной крови.
Согласно «Рекомендациям по контролю постпрандиальной гликемии» Международной федерации диабета (IDF, 2007 год), имеющим высокий уровень доказательной медицины ППГ опасна для здоровья. Она нуждается в обязательной медикаментозной коррекции. Именно ППГ, а не тощаковый уровень сахара, способствует атеросклерозу, инфаркту миокарда, инсульту и смертности. ППГ является фактором риска появления:
- ретинопатии (поражение сосудов глазного дна – причина слепоты);
- нефропатии (патологии почек);
- нейропатии (приводит к диабетической стопе);
- ряда онкозаболеваний;
- депрессий.
Установлено, что содержание глюкозы в крови через 2 часа после должно быть не выше 7,8 ммоль/л. Самоконтроль остается важным методом мониторинга гликемии — инкреторной функции железы. Своевременное обращение к врачу предотвратит на ранних стадиях тяжелые проявления болезни.
Список литературы
- Физиология человека: учебное пособие под редакцией В.М. Смирнова. М. Медицина 2001 г.
- Лойт А.А., Звонарев Е.Г. Поджелудочная железа: связь анатомии, физиологии и патологии. Клиническая анатомия. №3 2013 г.
- Кузина С.И. Нормальная физиология: конспект лекций под редакцией С.С. Фирсова. М. Эксмо 2006 г.
- Физиология человека. В 3-х томах под редакцией Р. Шмидта и Г. Тевса. М. Мир 1996 г.
- Макаров В.А., Тараканов А.П. Системные механизмы регуляции содержания глюкозы в крови. М. 1994 г.
- Полтырев С.С., Курцин И.Т. Физиология пищеварения. М. Высшая школа. 1980 г.
- Хрипкова А.Г. Возрастная физиология. М. Просвещение 1978 г.
Источник
