Органы иммунной системы поджелудочная железа

Как иммунная система изменяет поджелудочную железу при ожирении

В переводе с греческого языка макрофаг означает «большой пожиратель», основная работа этих активированных клеток иммунитета — пожирать чужеродное. Макрофаги поглощают и переваривают патогенные микробы, нездоровые молекулы и даже другие клетки в организме, когда они становятся поврежденными. Макрофаги присутствуют по всему телу, вооружены и готовы при необходимости немедленно начать работу. Недавно исследователи из University of California (Сан-Диего) узнали больше о том, как на макрофаги влияет на ожирение. Они обнаружили, что ожирение может изменить функцию макрофагов в поджелудочной железе, препятствуя правильному функционированию органа и способствуя развитию диабета 2 типа. Избыток веса формируется на фоне нерационального питания, и формирование диабета грозит изменением концентрации сахара в крови (гипергликемией), провоцирующим серьезные осложнения.

Поджелудочная железа: как она работает?

Поджелудочная железа — это орган, расположенный за желудком, в левой верхней части брюшной полости. Она важна для правильного переваривания пищи и поддержания стабильной концентрации сахара в крови. Специализированные участки поджелудочной железы, называемые скоплением бета-клеток, ответственны за снижение концентрации сахара в крови, синтезируя порции инсулина. Он подает сигналы тканям организма, например, жировым клеткам, забирать сахар из крови, что приводит к снижению гликемии (концентрация глюкозы в плазме крови). Сигнал инсулина уравновешивается другим веществом, вырабатываемым в поджелудочной железе, называемым глюкагоном. Глюкагон является сигналом для печени, стимулируя высвобождению глюкозы в плазму, что приводит к повышению сахара в крови. Этот акт балансировки сахара в крови важен, потому что глюкоза является одним из основных источников энергии организма, поэтому ее усвоение из крови способствует здоровой клеточной функции.

Нарушение концентрации сахара в крови: чем опасно?

Если количество сахара в крови превышает нормативы, либо слишком низкое, может возникать множество проблем со здоровьем — от нарушения работы почек и повреждения нервов до сердечных заболеваний и инсульта. Поджелудочная железа контролирует сахар в крови. Поддержание баланса, когда сахар в крови колеблется в незначительных, здоровых пределах, необходимо для полноценной работы тела и профилактики различных болезней.

Одним из факторов, который может иметь серьезные негативные последствия для этого процесса регуляции глюкозы, является ожирение. При развитии ожирения накопление лишнего жира в организме из-за нерационального питания и дефицита физической активности создает нагрузку на многие органы, включая поджелудочную железу. Со временем бета-клетки перестают вырабатывать достаточное количество инсулина, даже когда сахар в крови высокий. Без изменения питания или расширения физической активности, гипергликемия приводит к развитию диабета 2 типа.

Питание, лишний вес, диабет

В России стремительно растет число пациентов с диабетом 2-го типа. Это заболевание, связанное с нарушением чувствительности к инсулину и аномалиями регуляции концентрации сахара в крови. Примечательно, что люди с этим заболеванием подвержены риску тяжелых осложнений, таких как болезни сердца и повреждения почек, нарушение чувствительности нервов и инсульт. Основным фактором риска развития диабета 2 типа является ожирение. У людей, не страдающих ожирением, уровень гликемии обычно находится на самом низком уровне при пробуждении или перед приемом пищи. Однако питание, богатое легкими углеводами, и отсутствие полноценной физической активности со временем приводит к тому, что уровень глюкозы плазмы может оставаться чрезвычайно высоким даже после голодания. Это вызывает две основные проблемы в поджелудочной железе, а именно резистентность к инсулину и дисфункцию бета-клеток, которые способствуют развитию диабета 2 типа.

Когда уровень глюкозы плазмы постоянно высокий, с течением времени сигнал инсулина становится менее мощным, потому что он используется слишком часто. Тогда клетки больше не используют или не накапливают сахар внутри клеток в ответ на сигналы инсулина. Это явление известно как резистентность к инсулину. В дополнение к этому феномену бета-клетки поджелудочной железы начинают функционировать неправильно: развивается их дисфункция. Например, при постоянно высоком уровне глюкозы они могут потерять способность реагировать на изменения количества сахара, что, в свою очередь, влияет на производство ими инсулина.

Роль ожирения в генезе диабета

Существует множество процессов, которые могут привести к дисфункции бета-клеток и общему снижению уровня инсулина. Некоторые факторы еще не известны или полностью не изучены исследователями. Например, ожирение долгое время было связано с развитием диабета 2-го типа, но только недавно исследователи начали понимать, почему это происходит. Ближе к концу 2018 года ученые из University of California (Сан-Диего) идентифицировали специфические иммунные клетки в поджелудочной железе — макрофаги, которые могут обеспечивать порочную связь между ожирением и дисфункциональностью бета-клеток, способствующих диабету 2 типа.

Причем тут иммунитет?

В организме иммунитет подобен армии в государстве. Он отвечает за борьбу с возбудителями инфекций, такими как бактерии и вирусы, и за очистку всего, что не должно присутствовать в здоровом теле. В формировании иммунитета участвует много разных клеток, и, как в армии, каждая клетка играет свою роль. Иммунная система не только реагирует на инфекционную атаку, но также было показано, что она становится активной в ответ на хронические болезни, такие как аутоиммунные процессы, патологии сердца и рак. Фактически, диабет 1-го типа является примером аутоиммунного заболевания, при котором иммунитет ошибочно нацеливается на разрушение здоровых клеток. В отличие от диабета 2-го типа, который возникает из-за изменений в восприятии и реакции на инсулин, диабет 1-го типа является хроническим состоянием, вызванным активацией иммунных клеток, ошибочно разрушающих островки бета-клеток, в результате чего поджелудочная железа оказывается вообще не способной вырабатывать инсулин.

В последние годы исследования также показали, что ожирение может влиять на иммунитет. Известно, что ожирение вызывает воспаление — реакцию иммунной системы, которая увеличивает кровоток, направляющий иммунные клетки и активные молекулы иммунного реагирования в определенную область тела. Воспаление должно быть краткосрочным ответом, но когда оно становится хроническим, то приносит больше вреда, чем пользы. Ожирение может вызвать воспаление в жировых отложениях и поджелудочной железе, среди других органов. Но влияние этого воспаления на клетки поджелудочной железы не совсем понятно. Исследовательская группа использовала мышей с ожирением, чтобы проверить взаимосвязь между иммунной системой и поджелудочной железой при ожирении. Они показывают, что при ожирении активируются макрофаги, которые присутствуют в поджелудочной железе, и начинают частично пожирать бета-клетки.

Также обнаружено, что макрофаги блокировали или «съедали» инсулин, который вырабатывает железа, способствуя общему снижению уровня инсулина плазмы. Эти изменения уровня инсулина могут быть вредными для поддержания нормальной концентрации сахара в крови с течением времени и могут способствовать развитию диабета.

Использованы фотоматериалы Shutterstock

Клиническая гастроэнтерология / Григорьев П.А., Яковенко А.В.. — 2004

Пропедевтика внутренних болезней / Мухин Н.А., Моисеев В.С.. — 2008

Источник

Нервная система в процессе регуляции внутренней и внешней работы тела прибегает к различным механизмам. Так, например, сокращение мышцы активируется посредством нервно-мышечного синапса, в котором осуществляется передача возбуждающего потенциала от нервной клетки к мышечному волокну. Посредником между электрическим потенциалом нейрона и механическим сокращением является медиатор ацетилхолин. Действие медиатора очень быстрое и максимально локальное. Один отросток нейрона воздействует только на одно мышечное волокно, вызывая его немедленное сокращение. А как же быть, если требуется более системное и длительное действие? Например, энергетически более выгодно использовать гормон вазопрессин для поддержания тонуса сосудов. Действие наступает не так быстро, как в случае с нервной регуляцией, зато эффект более сильный и длительный. Таким образом, мы приходим к выводу, что система желёз внутренней и внешней секреции является необходимым посредником между нервной системой и органами-мишенями.

Эндокринная система представляет собой ряд желёз, расположенных на различном отдалении от головного мозга. Гормональное воздействие осуществляется по принципу каскада: вышестоящие железы действуют на нижестоящие железы и системы активирующе, а нижестоящие — напротив, действуют на вышестоящие тормозяще. Таким образом, реализуется система естественной отрицательной обратной связи: если гипофиз активировал работу щитовидной железы, гормоны щитовидной железы будут выделяться до тех пор, пока их концентрация в кровотоке не превысит определённого порога. По достижении этого порога, гипофиз прекратит стимуляцию щитовидной железы. К этому моменту, по мнению эндокринной системы, концентрация гормона в теле будет достаточной для правильного протекания всех процессов.

Отсюда следует, что правильное взаимоотношение всех желёз между собой и их правильная регуляция нервной системой является необходимым условием для здоровой и счастливой жизни.

Часть желёз помимо выделения секретов непосредственно в кровоток имеют также выводные протоки в желудочно-кишечный тракт или во внешнюю среду, что делает их одновременно экзокринными железами. Рассмотрим все железы человеческого тела сверху вниз.

Эпифиз

Небольшая железа серо-красного цвета в среднем мозге. Расположена в области четверохолмия. Окружена соединительнотканной капсулой, от которой отходят трабекулы, разделяющие железу на дольки.

Гормоны эпифиза:

Мелатонин участвует в регуляции цикла сна и бодрствования, кровяного давления. Также участвует в сезонной регуляции некоторых биоритмов. Замедляет процессы старения, тормозяще действует на нервную систему и секрецию половых гормонов.
Серотонин ещё называют гормоном счастья. Является основным нейромедиатором. Уровень серотонина в теле напрямую связан с болевым порогом. Чем выше уровень серотонина, тем выше болевой порог. Играет роль в регуляции гипофиза гипоталамусом. Повышает свёртываемость крови и проницаемость сосудов. Активирующе действует на процессы воспаления и аллергии. Усиливает перистальтику кишечника и пищеварение. Так же активирующе действует на некоторые виды микрофлоры кишечника. Участвует в регуляции сократительной функции матки и в процессе овуляции в яичнике.
Адреногломерулотропин участвует в работе надпочечников.
Диметилтриптамин вырабатывается во время фазы быстрого сна и пограничных состояний, вроде угрожающих жизни состояний, рождения или смерти.

Гипоталамус

Гипоталамус является центральным органом, регулирующим работу всех желёз через активацию секреции в гипофизе или посредством собственной секреции гормонов. Расположен в промежуточном мозге в виде группы клеток.

Вазопрессин также называется «антидиуретический гормон», выделяется в гипоталамусе и регулирует тонус кровеносных сосудов, а также фильтрацию в почках, изменяя таким образом объём выделяемой мочи.

Окситоцин выделяется в гипоталамусе, далее транспортируется в гипофиз. Там он накапливается и в дальнейшем секретируется. Окситоцин играет роль в работе молочных желёз, оказывает стимулирующие влияние на сокращение матки и на регенерацию за счёт стимуляции роста стволовых клеток. Также вызывает чувство удовлетворения, спокойствия и эмпатии.

Гипофиз

Расположен в гипофизарной ямке турецкого седла клиновидной кости. Разделяется на переднюю и заднюю доли.

Гормоны передней доли гипофиза:

Соматотропный гормон или гормон роста. Действует в основном в подростковом возрасте, стимулируя зоны роста в костях, и вызывает рост в длину. Увеличивает объёмы синтеза белка и сжигание жира. Увеличивает уровень глюкозы в крови за счёт угнетения инсулина.
Лактотропный гормон регулирует работу молочных желёз и их рост.
Фолликулостимулирующий гормон, или ФСГ, стимулирует развитие фолликулов в яичниках и секрецию эстрогенов. В мужском организме участвует в развитии семенников и усиливает сперматогенез и выработку тестостерона.
Лютеинезирующий гормон работает в тандеме с ФСГ. В мужском теле стимулирует выработку тестостерона. В женском — секрецию яичниками эстрогенов и овуляцию на пике цикла.
Адренокортикотропный гормон, или АКТГ. Регулирует работу коры надпочечников, а именно — секрецию глюкокортикоидов (кортизол, кортизон, кортикостерон) и половых гормонов (андрогены, эстрогены, прогестерон). Глюкокортикоиды особенно важны в условиях стрессовых реакций и при шоковых состояниях, тормозят чувствительность тканей ко многим вышестоящим гормонам, таким образом, концентрируя внимание тела на процессе выхода из стрессовой ситуации. Когда ситуация угрожает жизни, пищеварение, рост и половая функция отходят на второй план.
Тиреотропный гормон является пусковым фактором для синтеза тироксина в щитовидной железе. Также косвенно влияет и на синтез трийодтиронина и тироксина там же. Эти гормоны щитовидной железы являются важнейшими регуляторами процессов роста и развития тела.

Щитовидная железа

Железа расположена на передней поверхности шеи, позади неё проходят пищевод и трахея, спереди прикрыта щитовидным хрящом. Щитовидный хрящ у мужчин развит несколько сильнее и формирует характерный бугорок — кадык, также известный как Адамово яблоко. Железа состоит из двух долек и перешейка.

Гормоны щитовидной железы:

Тироксин не имеет специфичности и действует абсолютно на все клетки тела. Функцией его является активация процессов метаболизма, а именно, синтеза РНК и белков. Влияет на частоту сердцебиения и рост слизистой оболочки матки у женщин.
Трийодтиронин — это биологически активная форма вышеобозначенного тироксина.
Кальцитонин регулирует обмен фосфора и кальция в костях.

Тимус, вилочковая железа

Железа, расположенная за грудиной в средостении. До начала полового созревания растёт, далее претерпевает постепенное обратное развитие, инволюцию, и к пожилому возрасту практически не выделяется на фоне окружающей жировой ткани. Помимо гормональной функции, в тимусе происходит созревание Т-лимфоцитов, важнейших имунных клеток.

Гормоны тимуса:

Тимозин стимулирует иммунную систему, участвует в углеводном обмене и развитии скелета.
Тимопоэтин принимает участие в развитии Т-лимфоцитов иммунной системы.

Поджелудочная железа

Железа располагается позади желудка, отделена сальниковой сумкой от желудка. Позади железы проходит нижняя полая вена, аорта и левая почечная вена. Анатомически выделяют головку железы, тело и хвост. Петля двенадцатиперстной кишки огибает головку железы спереди. В области контакта железы с кишкой проходит вирсунгов проток, через который осуществляется выделение поджелудочной железы, то есть её экзокринная функция. Часто существует ещё и добавочный проток в качестве запасного варианта.

Основной объем железы выполняет экзокринную функцию и представлен системой разветвлённых собирательных трубочек. Эндокринную же функцию выполняют панкреатические островки, или Островки Лангерганса, расположенные диффузно. Больше всего их в хвосте железы.

Гормоны поджелудочной железы:

Глюкагон ускоряет распад гликогена в печени, при этом, не затрагивая гликоген в скелетных мышцах. За счёт этого механизма уровень глюкозы в крови поддерживается на должном уровне. Также увеличивает и синтез инсулина, необходимого для метаболизма глюкозы. Увеличивает частоту и силу сердечных сокращений. Является важным компонентом системы «бей или беги», увеличивая количество ресурсов и их доступность для органов и тканей.
Инсулин выполняет целый ряд функций, основной из которых является расщепление глюкозы с выделением энергии, а также запасание избыточной глюкозы в виде гликогена в печени и мышцах. Также инсулин подавляет расщепление гликогена и жиров. В случае нарушения синтеза инсулина возможно развитие заболевания сахарный диабет.
Соматостатин оказывает выраженное тормозящее действие на гипоталамус и гипофиз, угнетая выработку соматотропного и тиреотропного гормонов. Также понижает секрецию многих других веществ и гормонов, например, инсулина, глюкагона, инсулиноподобного фактора роста (ИФР-1).
Панкреатический полипептид снижает внешнюю секрецию поджелудочной железы и увеличивает секрецию желудочного сока.
Грелин связан с чувством голода и насыщения. С этой регуляцией напрямую связано количество жира в теле.

Надпочечники

Парные органы пирамидообразной формы, прилежат к верхнему полюсу каждой почки, связаны с почками общими кровеносными сосудами. Разделены на корковое и мозговое вещество. В общем, выполняют важную роль в процессе адаптации к стрессовым для организма условиям.

Корковое вещество надпочечников производит гормоны, повышающие устойчивость организма, а также гормоны, регулирующие водно-солевой обмен. Эти гормоны получили название кортикостероиды (кортекс — кора). Корковое вещество разделяют на три отдела: клубочковая зона, пучковая зона и сетчатая зона.

Гормоны клубочковой зоны, минералкортикоиды:

Альдостерон регулирует содержание в кровотоке и тканях ионов K+ и Na+, влияя, таким образом, на количество воды в организме и соотношение количества воды между тканями и сосудами.
Кортикостерон, так же как и альдостерон, работает в сфере солевого обмена, но в человеческом теле роль его небольшая. К примеру, у мышей кортикостерон является основным минералкортикоидом.
Дезоксикортикостерон также малоактивен и схож по действию с вышеперечисленными.

Гормоны пучковой зоны, глюкокортикоиды:

Кортизол секретируется по приказу гипофиза. Регулирует углеводный обмен и участвует в стрессовых реакциях. Интересно, что секреция кортизола чётко привязана к суточному ритму: максимальный уровень — утром, минимальный — вечером. Также наблюдается зависимость от стадии менструального цикла у женщин. Действует в основном на печень, вызывая там усиление образования глюкозы и запасание её в виде гликогена. Этот процесс призван сохранить энергетический ресурс и запасти его впрок.
Кортизон стимулирует синтез углеводов из белков и повышает устойчивость к стрессам.

Гормоны сетчатой зоны, половые гормоны:

Андрогены, мужские половые гормоны, являются предшественниками
Эстрогенов, женских гормонов. В отличие от половых гормонов из половых желез, половые гормоны надпочечников активны в период до полового созревания и после созревания половых желёз. Принимают участие в развитии вторичных половых признаков (растительность на лице и огрубевание тембра у мужчин, рост молочных желёз и формирование особого силуэта у женщин). Недостаток этих половых гормонов ведёт к выпадению волос, избыток — к появлению признаков противоположного пола.

Мозговое вещество надпочечников производит гормоны:

Адреналин, которые увеличивает силу и частоту сердцебиения, повышает давление, участвует в углеводном обмене, усиливая расщепление гликогена до глюкозы, расширяет зрачок.
Норадреналин — предшественник адреналина, действие схоже с адреналином.

Половые железы

Парные железы, в которых происходит образование половых клеток, а также продукция половых гормонов. Мужские и женские гонады отличаются строением и расположением.

Мужские расположены в многослойной кожной складке, называемой мошонкой, расположенной в паховой области. Это расположение было выбрано неслучайно, так как нормальное созревание сперматозоидов требует температуры ниже 37 градусов. Яички имеют дольчатое строение, от периферии к центру проходят извитые семенные канатики, по мере продвижения от периферии к центру происходит созревание сперматозоидов.

В женском теле половые железы расположены в брюшной полости по бокам от матки. В них расположены фолликулы на разных стадиях развития. В течение примерно одного лунного месяца наиболее развитый фолликул выходит ближе к поверхности, прорывается, высвобождая яйцеклетку, после чего фолликул проходит обратное развитие, выделяя при этом гормоны.

Мужские половые гормоны, андрогены, являются сильнейшими стероидными гормонами. Ускоряют распад глюкозы с высвобождением энергии. Увеличивают мышечную массу и снижают количество жира. Повышенный уровень андрогенов повышает либидо у обоих полов, а также способствует развитию мужских вторичных половых признаков: огрубение голоса, изменение скелета, рост волос на лице и т. д.

Женские половые гормоны, эстрогены, также являются анаболическими стероидами. Они в основном отвечают за развитие женских половых органов, включая молочные железы, формирование женских вторичных половых признаков. Также открыто, что эстрогены обладают антиатеросклеротическим действием, с чем связывают более редкое проявление атеросклероза у женщин.

Органы иммунной системы поджелудочная железа

Источник