Обмен веществ в поджелудочной железе

Все органы и подсистемы человеческого организма взаимосвязаны, а их работа во многом зависит от уровня гормонов.

Часть таких активных веществ синтезируется в поджелудочной железе и оказывает влияние на многие важные процессы.

Благодаря достаточному количеству вырабатываемых органом гормонов осуществляются эндокринные и экзокринные функции.

Клетки поджелудочной железы и продуцируемые ими вещества

Поджелудочная железа состоит из двух частей:

• внешнесекреторная или экзокринная;
• эндокринная.

Основные направления функционирования органа:

• эндокринная регуляция организма, которая происходит благодаря синтезу большого числа секретов;
• переваривание пищи за счет работы ферментов.

Старение организма способствует развитию в органе физиологических изменений, приводящих к модификации установленной взаимосвязи между его составляющими.

Внешнесекреторная часть включает в себя небольшие по размеру дольки, сформированные из панкреатических ацинусов. Они являются главными морфофункциональными единицами органа.

Структура ацинусов представлена мелкими вставочными протоками, а также активными зонами, вырабатывающими большое количество пищеварительных ферментов:

• трипсин;
• химотрипсин;
• липазу;
• амилазу и другие.

Эндокринная часть сформирована из панкреатических островков, находящихся между ацинусами. Второе их название – островки Лангерганса.

Каждые из таких клеток отвечают за выработку определенных активных веществ:

1. Глюкагон – его производят альфа-клетки. Влияет на повышение показателя гликемии.
2. Инсулин. За синтез такого важного гормона ответственны бета-клетки. Инсулин способствует утилизации излишков глюкозы и удерживает нормальный уровень этого показателя в крови.
3. Соматостатин. Он производится D-клетками. В его функцию входит координация внешней и внутренней секреторной функции железы.
4. Вазоактивный интестинальный пептид – вырабатывается за счет функционирования D1-клеток.
5. Полипептид панкреатический. Производство его входит в зону ответственности PP-клеток. Он контролирует процесс желчеотделения и содействует обмену белковых элементов.
6. Гастрин и соматолиберин, входящие в состав некоторых клеток железы. Они влияют на качество сока желудка, пепсина и соляной кислоты.
7. Липокаин. Такой секрет производится клетками протоков органа.

Механизм гормонального действия и функции

Потребность организма в нормальном количестве выработки гормонов равнозначна необходимости в обеспечении кислородом и питанием.

Основные их функции:

1. Регенерация и рост клеток.
2. Каждое из таких активных веществ влияет на обмен и получение из поступившей пищи энергии.
3. Регулировка уровня кальция, глюкозы и других немаловажных микроэлементов, содержащихся в организме.

Вещество гормона C-пептид является частицей молекулы инсулина, во время синтеза которой она проникает в кровеносную систему, отрываясь от родной клетки. На основе концентрации вещества в крови диагностируется тип сахарного диабета, наличие новообразований и патологий печени.

Излишнее количество или же, наоборот, недостаток гормонов приводит к развитию различных заболеваний. Именно поэтому важно контролировать синтез таких биологически активных веществ.

Глюкагон

Этот секрет занимает второе по степени важности среди гормонов железы место. Глюкагон относится к полипептидам с низкой молекулярной массой. В нем содержится 29 аминокислот.

Уровень глюкагона растет на фоне стрессов, диабета, инфекций, хронических поражений почек, а понижается вследствие фиброза, панкреатита или резекции тканей поджелудочной железы.

Предшественником этого вещства считается проглюкагон, активность которого начинается под влиянием протеолитических ферментов.

Органы, на которые воздействует глюкагон:

• печень;
• сердце;
• поперечнополосатые мышцы;
• жировая ткань.

Функции глюкагона:

1. Приводит к ускорению распада гликогена в клетках, составляющих скелетные мышцы, и гепатоцитах.
2. Способствует росту показателя сахара в сыворотке.
3. Выполняет ингибирование биосинтеза гликогена, создавая резервное депо для молекул АТФ и углеводов.
4. Расщепляет имеющийся нейтральный жир до жирных кислот, способных выступать в роли источника энергии, а также трансформироваться в некоторые кетоновые тела. Такая функция является наиболее важной при диабете, поскольку недостаток инсулина почти всегда связан с повышением концентрации глюкагона.

Перечисленные эффекты полипептида способствуют стремительному подъему в крови значений сахара.

Инсулин

Этот гормон считается основным активным веществом, производимым в железе. Выработка происходит постоянно, вне зависимости от приема пищи. На биосинтез инсулина влияет концентрация глюкозы. Молекулы ее способны свободно проникать в бета-клетки, подвергаясь в дальнейшем последующему окислению и приводя к образованию небольшого количества АТФ.

В результате такого процесса клетки заряжаются положительными ионами благодаря выделившейся энергии, поэтому начинают выбрасывать инсулин.

Образованию гормона способствуют следующие факторы:

1. Рост уровня глюкозы в крови.
2. Потребление пищи, которая содержит в своем составе не только углеводы.
3. Влияние некоторых химикатов.
4. Аминокислоты.
5. Повышенное содержание кальция, калия, а также рост показателей жирных кислот.

Снижение количества гормона происходит на фоне:

• излишка соматостатина;
• активизации альфа-адренергических рецепторов.

Функции:

• регулирует обменные механизмы;
• активизирует гликолиз (распад глюкозы);
• образует запасы углеводов;
• подавляет синтез глюкозы;
• активизирует формирование липопротеинов, высших кислот;
• подавляет рост кетонов, выступающих в роли токсинов для организма;
• принимает участие в процессе биопродукции белков;
• предотвращает проникновение в кровь жирных кислот, снижая тем самым риск возникновения атеросклероза.

Видеоматериал о функциях инсулина в организме:

Соматостатин

Вещества являются гормонами гипоталамо-гипофизарной системы, а по особенностям своего строения относятся к полипептидам.

Основные их задачи:

1. Угнетение биопродукции рилизинг-гормонов гипоталамуса, что вызывает понижение синтеза тиреотропина. Такой процесс улучшает функционирование щитовидной и репродуктивной железы, нормализует обмен веществ.
2. Понижает влияние на ферменты.
3. Замедляет производство ряда химических веществ, включая инсулин, глюкагон, серотонин, гастрин и некоторые другие.
4. Подавляет циркуляцию крови в пространстве за брюшиной.
5. Снижает содержание глюкагона.

Полипепдид

Секрет состоит из 36 аминокислот. Секреция гормона производится клетками, занимающими в поджелудочной железе место в районе головки, а также на эндокринных участках.

Функции:

1. Замедляет внешнесекреторную функцию благодаря понижению концентрации трипсина, а также некоторых ферментов, содержащихся в двенадцатиперстной кишке.
2. Влияет на уровень и структурные характеристики гликогена, производимого в клетках печени.
3. Расслабляет мускулатуру желчного пузыря.

Повышение уровня гормона происходит под влиянием таких факторов, как:

• продолжительное голодание;
• потребление продуктов, обогащенных белками;
• физические нагрузки;
• гипогликемия;
• гормоны системы пищеварения.

Понижение уровня происходит из-за введения глюкозы или на фоне соматостатина.

Гастрин

Это вещество относится не только к поджелудочной железе, но и к желудку. Под его контролем находятся все активные вещества, принимающие участие в пищеварении. Отклонения в его производстве от нормы усугубляют неправильную работу желудочно-кишечного тракта.

Разновидности:

1. Большой гастрин – имеет в распоряжении 4 аминокислоты.
2. Микро – состоит из 14 аминокислот.
3. Малый – в его наборе присутствует 17 аминокислот.

Виды анализов на гормоны

Для определения уровня гормонов проводятся различные анализы:

1. Диагностические пары. Исследование крови выполняют не только с целью выявления активных веществ, вырабатываемых в органах, но и для уточнения показателей гормонов гипофиза.
2. Стимуляционные пробы, подразумевающие введение веществ, приводящих к активизации работы пораженных тканей. Отсутствие роста гормона означает развитие поражения самого органа.
3. Супрессивные пробы, заключающиеся во введении в кровь блокаторов деятельности желез. На изменение уровня гормона будут указывать отклонения в работе железы на фоне проведенной манипуляции.
4. Биохимия, позволяющая определить уровни многих показателей, включая кальций, калий, железо.
5. Анализ крови на ферменты.

Кроме вышеперечисленных анализов, пациенту могут быть назначены дополнительные обследования, позволяющие поставить верный диагноз (УЗИ, лапаротомия и другие).

Панкреатит является одной из наиболее острых проблем в современной хирургии. В структуре острой патологии органов брюшной полости это заболевание занимает третье место после острого аппендицита и холецистита. Хирургическому лечению хронического панкреатита и осложнением данного заболевания в последние годы уделяется большое внимание. Развитие методов диагностики способствует более частому выявлению случаев заболевания хроническим панкреатитом. Клиническое проявление нарушений внутрисекреторной функции поджелудочной железы принадлежат к числу нередких, относительно поздних симптомов хронического панкреатита, которые могут быть выявлены в среднем у больных с данным поражением поджелудочной железы. Поджелудочная железа — орган, выполняющий весьма важные функции в процессе пищеварения и обмена веществ. Своей эндокринной деятельностью железа обеспечивает в основном регуляцию углеводного обмена [6]. У большей части пациентов симптомы этих нарушений затушевываются другими, более яркими проявлениями панкреатита и могут быть выявлены лишь при лабораторных исследованиях. Кроме того, в довольно значительном числе случаев при панкреатите развиваются симптомы гипергликемии.

Среди различных нарушений в организме человека при остром и хроническом панкреатите на первое место выходят нарушения обменных процессов. Из всех патологий обмена веществ раньше всех страдает углеводный обмен, как наиболее значимый в энергетическом обеспечении организма и наиболее лабильный по отношению к различным внутренним и внешним факторам [8]. Нарушение углеводного обмена, которому посвящена данная работа, встречается в любом возрасте и часто сопровождает человека пожизненно.

На основании вышеизложенного целью настоящей работы являлось изучение некоторых показателей углеводного и пигментного обменов у больных острым и хроническим панкреатитом.

В конкретную задачу входили:

1) Обзор литературных данных по вопросам работы;

2) Освоение методов исследования углеводного обмена;

3) Изучение и сравнение показателей углеводного и пигментного обменов у практически здоровых людей и у больных панкреатитом.

Для изучения состояния регуляторных механизмов углеводного обмена особое внимание было уделено лабораторным исследованиям:

-активность амилазы в сыворотке крови;

-содержание глюкозы в капиллярной крови;

— исследование углеводного обмена методом нагрузок;

— исследование содержания билирубина в сыворотке крови.

Поджелудочная железа и ее роль в обмене веществ

Участие поджелудочной железы в обменных процессах, а также тесная анатомо — физиологическая связь со многими органами и системами приводит к развитию синдрома взаимного отягощения, т.е. различные патологические изменения в печени, желудке, селезенке и др. органах отрицательно сказываются на состоянии поджелудочной железы, делая ее более чувствительной к различным патогенным факторам [9].

Поджелудочная железа — орган, выполняющий весьма важные функции в процессах пищеварения и обмена веществ. Под влиянием панкреатического сока, солей желчных кислот и других факторов, стимулирующих пищеварение , происходит расщепление белков, углеводов и липидов. В двенадцатиперстной кишке расщепляется 53-65% белков и углеводов и небольшое количество липидов [16]. Морфофункциональная структура поджелудочной железы представлена экзокринной (внешней) и эндокринной (внутренней) функциями.

Экзокринная (внешнесекреторная) функция поджелудочной железы заключается в выделении панкреатического сока в просвет двенадцатиперстной кишки, который вместе с желчью и кишечным соком продолжает процесс пищеварения, начатый слюной и желудочным соком.

Панкреатический сок поступает в двенадцатиперстную кишку через выводную протоковую систему периодически, соответственно циклам пищеварения и в строгой координации с двигательной функцией (duodenum), а также сократительной способностью сфинктера Одди [10].

В норме давление в выводной системе поджелудочной железы выше, чем давление желчи в желчном протоке, что создает благоприятные условия для оттока панкреатического сока и затруднению попадания желчи в панкреатический проток. Секрет поджелудочной железы содержит органические вещества белковой природы: альбумины, глобулины, ферменты, слизистые вещества, электролиты — Na, K, Ca, F, P, Cl, а также микроэлементы — Zn, Mn, Cu.

Важной составной частью панкреатического сока, обусловливающей его щелочной характер, является бикарбонатный остаток. Секреция электролитов играет роль в поддержании кислотно-щелочного состояния в организме. Присутствие бикарбонатов способствует ощелачиванию поступающих в двенадцатиперстную кишку порций желудочного содержимого [10].

Бикарбонаты и жидкость выделяются клетками междольковых протоков поджелудочной железы, а слизистые веществa — железами панкреатического протока [6].

Пищеварительная способность секрета поджелудочной железы обусловлена наличием в его составе трёх основных групп ферментов, обладающих амилолитической, липолитической и протеолитической активностью. Доказан групповой характер ферментной активности, каждая из которых представлена не одним, а несколькими родственными по структуре и подобными по своему действию ферментами. Так, в составе панкреатического секрета имеются б и в — амилазы, мальтаза, лактаза, инвертаза, различные липолитические ферменты — липаза, фосфолипаза А, холестеролэстеразы, протеазы — трипсин, химотрипсин, карбоксипептидаза, колагеназа, рибо — и дезоксирибонуклеаза, эрепсин, эластаза и другиe [10].

Ферменты, вырабатываемые поджелудочной железой, синтезируются секреторными клетками ацинусов. Амилазы б и в выделяются железой в активном состоянии и расщепляют углеводы до дисахаридов.

Трипсин и химотрипсин продуцируются в неактивном состоянии. Выделение трипсина железой в неактивном состоянии имеет большое биологическое значение. Так как группа амилаз и липаз панкреатического сока по химической природе (как и все ферменты) являются белками, то присутствие их в одном растворе с мощным протеолитическим ферментом — активным трипсином, могло бы привести к их разрушению ещё в поджелудочной железе [24]. Выделяясь с панкреатическим соком в просвет двенадцатиперстной кишки, трипсиноген активируется там ферментом энтерокиназой в трипсин путём нейтрализации активности его специфических ингибиторов. Трипсин гидролитически расщепляет в щелочной среде панкреатического сока белки, не изменившиеся в желудке под влиянием пепсина, и высокомолекулярные продукты распада белков. Действие трипсина оптимальное при pH 7.5 — 9.0; в кислой среде он разрушается [6].

Панкреатическая липаза выделяется в неактивном состоянии, активируется в двенадцатиперстной кишке под действием желчных кислот, которые одновременно эмульгируют жир, делая его доступным действию липолитического фермента [12].

Гуморальная регуляция внешнесекреторной функции поджелудочной железы осуществляется веществом гормонального характера — секретином, образующимся в слизистой оболочке двенадцатипертной кишки под влиянием соляной кислоты желудка. Физиологическая активность секретина строго специфична. Он стимулирует железистые элементы поджелудочной железы, обусловливая секрецию жидкой части поджелудочного сока и бикарбонатов [9].

Кроме секретина, в гуморальной регуляции панкреатической секреции принимает участие активное вещество — панкреозимин, образующийся в конечном отделе двенадцатиперстной кишки и начальной части тощей кишки. Панкреозимин, в отличие от секретина,стимулирует ферментоотделение . Его действие на панкреатическую секрецию аналогично секреторному эффекту в ответ на раздражение блуждающего нерва, т.е. количество сока незначительно [5]. В ходе исследований было установлено, что соляная кислота желудочного сока, поступая вместе с пищей в двенадцатиперстную и тощую кишки, способствует выработке слизистой оболочкой этих отделов пищеварительного тракта, кроме секретина и панкреозимина, других гормонов — холецистокинина, гепатокринина, энтерокинина, всасывающихся в кровь и стимулирующих секреторную функцию поджелудочной железы [9].

Эндокринная (внутрисекреторная) функция, осуществляемая островковым аппаратом (островками Лангерганса), связана с выделением гормонов — инсулина, глюкагона, липокаина, а также других активных веществ гормонального характера. Инсулин образуется в в — клетках островковой зоны. Поступая в кровь, инсулин регулирует уровень глюкозы в крови, оказывая влияние на поглощение глюкозы из крови тканями и фиксации гликогена в печени. Инсулин — видоспецифичный пептидный гормон, представляющий собой полипептид, состоящий из двух полипептидных цепей (А и В). Инсулин синтезируется в виде (неактивной полипептидной цепи) проинсулина, таким он сохраняется в гранулах в — клеток. Активация проинсулина заключается в частичном протеолизе пептида по Arg 31 Arg 63. В результате в эквимолярном количестве образуются инсулин и С — пептид, уровень которого позволяет точно определить функциональное состояние в — клеток [10].

Кроме инсулина, поджелудочная железа выделяет активное вещество, влияющее на повышение сахара в крови — это контринсулярный гормон — глюкагон, продуцируемый б — клетками островковой зоны. Глюкагон — одноцепочечный полипептид, состоящий из 29 аминокислотных остатков. Основные клетки — мишени для глюкагона — печень и жировая ткань. Связываясь с рецепторами клеток — мишеней, глюкагон ускоряет мобилизацию гликогена в печени и липидов в жировой ткани, активируя через аденилатциклазный каскад гормон-чувствительную триацилглицерол — липазу. В в — клетках поджелудочной железы глюкагон стимулирует секрецию инсулина из гранул в условиях высокой гликемии в течение абсорбтивного периода [18].