Поджелудочная железа и ее гормоны физиология

Поджелудочная железа относится к железам со смешанной функцией. В ней образуется не только панкреатический пищеварительный сок, но и вырабатываются гормоны: инсулин, глюкагон, липокаин и другие.

Эндокринная часть поджелудочной железы представлена группами эпителиальных клеток, образующими своеобразной формы панкреатические островки, отделенные от остальной экзокринной части железы тонкими прослойками рыхлой волокнистой соединительной ткани. Панкреатические островки имеются во всех отделах поджелудочной железы, но больше всего их в хвостовой части железы. Величина островков составляет от 0,1 до 0,3 мм, количество — 1-2 млн., а общая масса их не превышает 1% массы поджелудочной железы. Островки состоят из эндокринных клеток — инсулоцитов нескольких видов. Примерно 70% всех клеток составляют В-клетки, вырабатывающие инсулин, другая часть клеток (около 20%) — это А-клетки, которые продуцируют глюкагон. D-клетки (5-8%) секретируют соматостатин. Он задерживает выделение инсулина и глюкагона В- и А-клетками и подавляет синтез ферментов тканью поджелудочной железы. РР — клетки (0,5%) выделяют вазоактивный интестинальный полипептид, который снижает АД, стимулирует выделение сока и гормонов поджелудочной железой. РР-клетки (2-5%) вырабатывают полипептид, стимулирующий выделение желудочного и панкреатического сока. Эпителий мелких выводных протоков выделяет липокаин.

Главным гормоном поджелудочной железы является инсулин, который выполняет следующие функции:

1) способствует синтезу гликогена и накоплению его в печени и мышцах;

2) повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы и способствует интенсивному окислению ее в тканях;

3) вызывает гипогликемию, т.е. снижение уровня глюкозы в крови и как следствие этого недостаточное поступление глюкозы в клетки ЦНС, на проницаемость которых инсулин не действует;

4) нормализует жировой обмен и уменьшает кетонурию;

5) снижает катаболизм белков и стимулирует синтез белков из аминокислот.

Образование и секреция инсулина регулируется уровнем глюкозы в крови при участии вегетативной нервной системы и гипоталамуса. Увеличение содержания глюкозы в крови после приема ее больших количеств, при напряженной физической работе, эмоциях и т.д. повышает секрецию инсулина. Наоборот, понижение уровня глюкозы в крови тормозит секрецию инсулина. Возбуждение блуждающих нервов стимулирует образование и выделение инсулина, симпатических — тормозит этот процесс.

Концентрация инсулина в крови зависит не только от интенсивности его образования, но и от скорости его разрушения. Инсулин разрушается ферментом инсулиназой, находящейся в печени и скелетных мышцах. Наибольшей активностью обладает инсулиназа печени. При однократном протекании через печень крови может разрушиться до 50% содержащегося в ней инсулина.

При недостаточной внутрисекреторной функции поджелудочной железы наблюдается тяжелое заболевание — сахарный диабет, или сахарное мочеизнурение. Основными проявлениями этого заболевания являются: гипергликемия (до 44,4 ммоль/л, или 800 мг%), глюкозурия (до 5% сахара в моче), полиурия (обильное мочеиспускание: от 3-4 л до 8-9 л в сутки), полидипсия (повышенная жажда), полифагия (повышенный аппетит), похудание (падение веса), кетонурия. В тяжелых случаях развивается диабетическая кома (потеря сознания).

Второй гормон поджелудочной железы — глюкагон по своему действию является антагонистом инсулина и выполняет следующие функции:

1) расщепляет гликоген в печени и мышцах до глюкозы;

2) вызывает гипергликемию;

3) стимулирует расщепление жира в жировой ткани;

4) повышает сократительную функцию миокарда, не влияя на его возбудимость.

На образование глюкагона в А-клетках оказывает влияние количество глюкозы в крови. При повышении содержания глюкозы в крови секреция глюкагона уменьшается (тормозится), при понижении — увеличивается. Гормон аденогипофиза — соматотропин повышает активность А-клеток, стимулируя образование глюкагона.

Третий гормон — липокаин способствует утилизации жиров за счет образования липидов и окисления жирных кислот в печени. Он предотвращает жировое перерождение печени у животных после удаления поджелудочной железы.

Надпочечник имеет жизненно важное значение для организма. Удаление обоих надпочечников приводит к смерти вследствие потери большого количества натрия с мочой и снижения уровня натрия в крови и тканях (из-за отсутствия альдостерона).

Источник

Гистологическими
исследованиями поджелудочной железы
установлено, что в ней наряду с секреторным
эпителием, выделяющим пищеварительные
ферменты, существуют особые группы
клеток – белые отросчатые эпидермоциты
(островки Лангерганса – по имени
открывшего их исследователя). Эти
эпидермоциты не имеют выводных протоков
и выделяют свой секрет непосредственно
в кровь.

Еще в конце XIX в
было установлено, что у собак через 4-5
часов после удаления поджелудочной
железы начинается выделение сахара с
мочой. Резко повышается содержание
глюкозы в крови. Потеря сахара с мочой
приводит к тому, что животное худеет,
пьет много воды, становится прожорливым.

Все эти явления
оказались аналогичны тем, которые
наблюдаются у человека при сахарном
диабете. После пересадки животному
поджелудочной железы в какой-либо другой
участок тела, например под кожу, проявления
сахарного диабета исчезали.

Для
сахарного диабета характерно повышение
содержания глюкозы в крови (гипергликемия)
до 10 ммоль/л (200 мг%) и даже больше, вместо
4,4±1,1 ммоль/л (100-120 мг%) в норме. Это связано
с тем, что при диабете поступившая в
кровь глюкоза не полностью утилизируется
тканями и не превращается в гликоген
печени.

Повышение
содержания глюкозы в крови, а, следовательно,
и в клубочковом фильтре приводит к тому,
что эпителий почечных канальцев не
реабсорбирует глюкозу полностью,
вследствие чего она выделяется с мочой
(глюкозурия) – возникает потеря сахара
с мочой – сахарное мочеизнурение.

Количество мочи
увеличено (полиурия). Причина этого
явления заключается в том, что при
большом содержании глюкозы в моче
почечных канальцев эта нереабсорбированная
глюкоза, создавая высокое осмотическое
давление мочи, удерживает в ней воду.
Последняя недостаточно «всасывается»
канальцами, и количество выделяемой
почками мочи оказывается увеличенным.
Обеднение организма водой вызывает у
больных диабетом сильную жажду, что
приводит к обильному приему воды
(полидипсия). В связи с выведением глюкозы
с мочой резко увеличивается расходование
белков и жиров в качестве веществ,
обеспечивающий энергетический обмен
организма. Об усилении процессов сгорания
жиров и белков свидетельствует снижение
дыхательного коэффициента нередко до
0,7.

В
организме накапливаются продукты
неполного окисления жиров, к числу
которых относятся кетоновые тела:
β-оксимасляная и ацетоуксусная кислоты.

В тяжелых случаях
интенсивное образование кислых продуктов
расщепления жиров и дезаминирование
аминокислот в печени вызывают сдвиг
активной реакции крови в кислую сторону
– ацидоз.

Накопление
кетокислот и ацидоз могут вызывать
тяжелое, угрожающее смертью состояние
– диабетическую кому, которая протекает
с потерей сознания, нарушением дыхания
и кровообращения. Описанные расстройства
связаны со снижением гормональной
функции поджелудочной железы.

Гормоны поджелудочной железы.

Белые отросчатые
эпидермоциты (островки Лангерганса)
состоят из клеток трех типов: А-, В- и
хромаффинных главных клеток. Среди них
больше всего В-клеток (у собак около
75%); они небольших размеров и имеют
зернистую протоплазму.

В-клетки
выделяют инсулин.
А-клетки островков вырабатывают гормон
глюкагон.

Инсулин.

Инсулин резко
повышает проницаемость мембраны мышечных
и жировых клеток для глюкозы. Вследствие
этого скорость перехода глюкозы внутрь
этих клеток увеличивается примерно в
20 раз по сравнению со скоростью перехода
глюкозы в клетки в среде, не содержащей
инсулин.

Ферментативные
реакции, приводящие к утилизации глюкозы
– фосфорилирование и окисление аа, а
также образование гликогена, протекают
внутри клетки. Способствуя транспорту
глюкозы внутрь клетки, инсулин тем
сасмым обеспечивает ее утилизацию.

Увеличение
транспорта глюкозы через мембраны
мышечных волокон при действии инсулина
способствует синтезу гликогена и
накоплению его в мышечных волокнах. В
клетках жировой ткани инсулин стимулирует
образование жира из глюкозы.

Под влиянием
инсулина возрастает проницаемость
клеточной мембраны и для аминокислот,
из которых в клетках синтезируются
белки. Инсулин стимулирует синтез
информационной РНК и этим также
способствует синтезу белков.

Мембраны клеток
печени в отличие от мембраны клеток
жировой ткани и мышечных волокон свободно
проницаемы для глюкозы и в отсутствие
инсулина. Предполагают, что этот гормон
действует непосредственно на углеводный
обмен печеночных клеток, активируя
синтез гликогена.

Глюкагон.

Второй гормон
поджелудочной железы – глюкагон –
выделяется А-клетками белых отросчатых
эпидермоцитов. Глюкагон стимулирует
внутри клетки переход неактивной
фосфорилазы (фермента, принимающего
участие в расщеплении гликогена с
образованием глюкозы) в активную форму
и тем самым усиливает расщепление
гликогена (в печени, но не в мышцах),
повышая уровень сахара в крови.
Одновременно глюкагон стимулирует
синтез гликогена в печени из аминокислот.
Глюкагон тормозит синтез жирных кислот
в печени, но активирует печеночную
липазу, способствуя расщеплению жиров.
Он стимулирует также расщепление жира
в жировой ткани. Глюкагон повышает
сократительную функцию миокарда, не
влияя на его возбудимость.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

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.

Гормоны поджелудочной железы
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).

Гормоны поджелудочной железы
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.

Гипофиз и гипоталамус
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.

Соматостатин
Один из гормонов, который вырабатывается железой

Поджелудочная железа

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.

Липокаин
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