Поджелудочная железа и обмен веществ
Все процессы в нашем организме регулируются посредством нервной системы и множества гормонов, вырабатываемых эндокринными органами. Отлаженный нейро-гуморальный механизм позволяет здоровому человеку быстро реагировать на любые изменения внутренней и внешней среды и приспосабливаться к меняющимся условиям. Одним из регуляторов углеводного, белкового и жирового обмена является поджелудочная железа. Синтезируемые ею гормоны отвечают за стабильный уровень сахара в крови.
Значение поджелудочной железы для жизнедеятельности
Поджелудочная железа (Pancreas) — уникальный внутренний орган, образованный двумя анатомически независимыми частями — верхней и нижней. Внутри железа имеет дольчатое строение, а внешне напоминает крупную гроздь. Как и следует из названия, Pancreas расположена в левой эпигастральной области, книзу от желудка (когда тело человека лежит горизонтально). Поджелудочная железа является частью пищеварительной и эндокринной системы, потому что одновременно выполняет экзокринную (внешнесекреторную) и эндокринную (внутрисекреторную) функции.
Внешняя (экскреторная) функция реализуется в экзокринной части органа, занимающей 98% его массы. Вырабатывающийся здесь поджелудочный сок содержит пищеварительные ферменты. Выделяясь в просвет двенадцатиперстной кишки, панкреатический секрет участвует в переваривании пищи, расщепляя белки, жиры и углеводы.
Как состав, так и количество поджелудочного сока полностью определяется характером съеденных нами блюд. К примеру, потребление хлеба вызывает максимальный выброс секрета в кишечник, мясные продукты стимулируют умеренную секрецию, а молоко — минимальную. При голодании же объем и концентрация ферментов в панкреатическом соке ничтожно малы.
Эндокринную часть органа представляют островки Лангерганса — скопления специализированных клеток между дольками, распределенные по всему телу железы, но больше — в хвостовой части. Здесь вырабатываются биологически активные сигнальные вещества, которые выделяются непосредственно в кровь и доставляются к органам — мишеням. Гормоны поджелудочной железы имеют исключительное значение в метаболизме углеводов.
Основные гормоны поджелудочной железы
Главный гормон поджелудочной железы называется инсулином. Это полипептид, состоящий из 51 аминокислоты, за синтез которого отвечают бета-клетки панкреатических островков (insulae pancreaticae). В них при участии ферментов-протеаз гормон образуется из своего предшественника — проинсулина, активность которого составляет 5% от активности самого инсулина.
Инсулин имеет молекулярную массу порядка 6000 Да и состоит из пары полипептидных цепей, соединенных дисульфидными мостиками. Физиологическая норма инсулина в крови человека колеблется от 3 до 25 мкЕд/мл, у беременных его уровень достигает 5-27 мкЕд/мл, а у детей равен 3-20 мкЕд/мл.
Кроме инсулина, эндокринная часть поджелудочной железы продуцирует:
- глюкагон;
- c -пептид;
- панкреатический полипептид;
- гастрин;
- амилин
Функции гормонов поджелудочной железы в организме
Роль инсулина
Основное значение инсулина заключается в снижении уровня сахара крови посредством активации процессов утилизации (усвоения )глюкозы и поглощения ее мышцами и жировыми тканями. Происходит это следующим образом.
Расщепленные амилазой слюны сложные углеводы пищи уже в ротовой полости распадаются на простые сахара — мальтозу и глюкозу, после чего последняя легко поступает в кровь. Там, с помощью инсулина, глюкоза преобразуется в гликоген — полисахарид, излишки которого депонируются в печени и мышцах. Таким образом, под влиянием инсулина происходит поглощение сахара тканями.
Механизм действия инсулина реализуется сразу по нескольким направлениям. Во-первых, гормон тормозит освобождение глюкозы из клеток печени и одновременно повышает скорость усвоения сахара клетками нашего тела, способствуя повышению проницаемости клеточных мембран. Параллельно с этим, инсулин приостанавливает распад глюкагона — гормона поджелудочной железы, обладающего противоположным инсулину действием.
Роль глюкагона
Этот полипептид из одной цепи синтезируется альфа-клетками панкреатических островков Лангерганса и имеет молекулярную массу порядка 3500 Да. Разновидность глюкагона — энтероглюкагон, вырабатываемый слизистой оболочкой кишечника, немного отличается от панкреатического по своему действию.
Глюкагон повышает сахар крови за счет стимуляции ее синтеза печенью. Он также способствует расщеплению липидов жировой ткани. Таким образом, инсулин и глюкагон выполняют противоположные функции, в итоге приводя к нормальному содержанию глюкозы в крови. Кроме этих веществ, в поддержании нормального уровня сахара участвуют гормоны гипофиза, щитовидной, паращитовидной желез и надпочечников — адреналин, кортизол и соматостатин (гормон роста).
Панкреатический полипептид и его функции
С-пептид нельзя назвать полноценным гормоном поджелудочной железы, так как он представляет собой фрагмент молекулы проинсулина, который после отделения от нее свободно циркулирует в кровяном русле, являясь своеобразным количественным эквивалентом инсулина. Это позволяет использовать его в диагностике сахарного диабета и других заболеваний поджелудочной железы и печени.
Повышение уровня С-пептида регистрируется при инсулиномах. Кроме того, этот показатель позволяет корректировать лечение при сахарном диабете, уточняя содержание инсулина в организме. Также определение уровня С-пептида помогает оценивать состояние плода у женщин, страдающих сахарным диабетом.
Как работают гормоны поджелудочной железы?
Содержание гормонов поджелудочной железы и их концентрация в плазме крови зависят от поступления в организм глюкозы из пищи, а также от скорости ее окисления и от содержания других гормонов, участвующих в ее метаболизме. Поэтому при увеличении количества сахара в крови поджелудочная железа начинает выделять больше инсулина, а при уменьшении сахара – меньше.
Известно, что инсулин начинает вырабатываться при пороговой концентрации сахара крови 5,5 ммоль/л, а по достижении гликемии 3,3 ммоль/л его продукция приостанавливается. В случае повышения содержания глюкозы в крови возрастает секреция инсулина, а при ее снижении — напротив, происходит выделение большого количества глюкагона.
Видео: какие гормоны выделяет поджелудочная железа
Источник
Поджелудочная
железа – железа со смешанной функцией.
Морфологической единицей железы служат
островки Лангерганса, преимущественно
они расположены в хвосте железы.
Бета-клетки островков вырабатывают
инсулин, альфа-клетки – глюкагон,
дельта-клетки – соматостатин. В
экстрактах ткани поджелудочной железы
обнаружены гормоны ваготонин и
центропнеин.
Инсулин
регулирует углеводный обмен, снижает
концентрацию сахара в крови, способствует
превращению глюкозы в гликоген в печени
и мышцах. Он повышает проницаемость
клеточных мембран для глюкозы: попадая
внутрь клетки, глюкоза усваивается.
Инсулин задерживает распад белков и
превращение их в глюкозу, стимулирует
синтез белка из аминокислот и их
активный транспорт в клетку, регулирует
жировой обмен путем образования высших
жирных кислот из продуктов углеводного
обмена, тормозит мобилизацию жира из
жировой ткани.
В
бета-клетках инсулин образуется из
своего предшественника проинсулина.
Он переносится в клеточные аппарат
Гольджи, где происходят начальные
стадии превращения проинсулина в
инсулин.
В
основе регуляции
инсулина
лежит нормальное содержание глюкозы
в крови: гипергликемия приводит к
увеличению поступления инсулина в
кровь, и наоборот.
Паравентрикулярные
ядра гипоталамуса повышают активность
при гипергликемии, возбуждение идет
в продолговатый мозг, оттуда в ганглии
поджелудочной железы и к бета-клеткам,
что усиливает образование инсулина и
его секрецию. При гипогликемии ядра
гипоталамуса снижают свою активность,
и секреция инсулина уменьшается.
Гипергликемия
непосредственно приводит в возбуждение
рецепторный аппарат островков
Лангерганса, что увеличивает секрецию
инсулина. Глюкоза также непосредственно
действует на бета-клетки, что ведет к
высвобождению инсулина.
Глюкагон
повышает количество глюкозы, что также
ведет к усилению продукции инсулина.
Аналогично действует гормоны
надпочечников.
ВНС
регулирует выработку инсулина
посредством блуждающего и симпатического
нервов. Блуждающий нерв стимулирует
выделение инсулина, а симпатический
тормозит.
Количество
инсулина в крови определяется активностью
фермента инсулиназы, который разрушает
гормон. Наибольшее количество фермента
находится в печени и мышцах. При
однократном протекании крови через
печень разрушается до 50 % находящегося
в крови инсулина.
Важную
роль в регуляции секреции инсулина
выполняет гормон соматостатин, который
образуется в ядрах гипоталамуса и
дельта-клетках поджелудочной железы.
Соматостатин тормозит секрецию
инсулина.
Активность
инсулина выражается в лабораторных и
клинических единицах.
Глюкагон
принимает участие в регуляции углеводного
обмена, по действию на обмен углеводов
он является антагонистом инсулина.
Глюкагон расщепляет гликоген в печени
до глюкозы, концентрация глюкозы в
крови повышается. Глюкагон стимулирует
расщепление жиров в жировой ткани.
Механизм
действия глюкагона обусловлен его
взаимодействием с особыми специфическими
рецепторами, которые находятся на
клеточной мембране. При связи глюкагона
с ними увеличивается активность
фермента аденилатциклазы и концентрации
цАМФ, цАМФ способствует процессу
гликогенолиза.
Регуляция
секреции глюкагона.
На образование глюкагона в альфа-клетках
оказывает влияние уровень глюкозы в
крови. При повышении глюкозы в крови
происходит торможение секреции
глюкагона, при понижении – увеличение.
На образование глюкагона оказывает
влияние и передняя доля гипофиза.
Гормон
роста соматотропин
повышает
активность альфа-клеток. В противоположность
этому гормон дельта-клетки – соматостатин
тормозит образование и секрецию
глюкагона, так как он блокирует вхождение
в альфа-клетки ионов Ca, которые необходимы
для образования и секреции глюкагона.
Липокаин
способствует утилизации жиров за счет
стимуляции образования липидов и
окисления жирных кислот в печени, он
предотвращает жировое перерождение
печени.
Ваготонин
повышает
тонус блуждающих нервов, усиливает их
активность.
Центропнеин
участвует в возбуждении дыхательного
центра, содействует расслаблению
гладкой мускулатуры бронхов, повышает
способность гемоглобина связывать
кислород, улучшает транспорт кислорода.
Нарушение
функции поджелудочной железы.
Уменьшение
секреции инсулина приводит к развитию
сахарного диабета, основными симптомами
которого являются гипергликемия,
глюкозурия, полиурия (до 10 л в сутки),
полифагия (усиленный аппетит),
полидиспепсия (повышенная жажда).
Увеличение
сахара в крови у больных сахарным
диабетом является результатом потери
способности печени синтезировать
гликоген из глюкозы, а клеток –
утилизировать глюкозу. В мышцах также
замедляется процесс образования и
отложения гликогена.
У
больных сахарным диабетом нарушаются
все виды обмена.
Источник
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:
- Глюкагон – его производят альфа-клетки. Влияет на повышение показателя гликемии.
- Инсулин. За синтез такого важного гормона ответственны бета-клетки. Инсулин способствует утилизации излишков глюкозы и удерживает нормальный уровень этого показателя в крови.
- Соматостатин. Он производится D-клетками. В его функцию входит координация внешней и внутренней секреторной функции железы.
- Вазоактивный интестинальный пептид – вырабатывается за счет функционирования D1-клеток.
- Полипептид панкреатический. Производство его входит в зону ответственности PP-клеток. Он контролирует процесс желчеотделения и содействует обмену белковых элементов.
- Гастрин и соматолиберин, входящие в состав некоторых клеток железы. Они влияют на качество сока желудка, пепсина и соляной кислоты.
- 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:
- Регенерация и рост клеток.
- Каждое из таких активных веществ влияет на обмен и получение из поступившей пищи энергии.
- 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:
- Приводит к ускорению распада гликогена в клетках, составляющих скелетные мышцы, и гепатоцитах.
- Способствует росту показателя сахара в сыворотке.
- Выполняет ингибирование биосинтеза гликогена, создавая резервное депо для молекул АТФ и углеводов.
- 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:
- Рост уровня глюкозы в крови.
- Потребление пищи, которая содержит в своем составе не только углеводы.
- Влияние некоторых химикатов.
- Аминокислоты.
- 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:
- Угнетение биопродукции рилизинг-гормонов гипоталамуса, что вызывает понижение синтеза тиреотропина. Такой процесс улучшает функционирование щитовидной и репродуктивной железы, нормализует обмен веществ.
- Понижает влияние на ферменты.
- Замедляет производство ряда химических веществ, включая инсулин, глюкагон, серотонин, гастрин и некоторые другие.
- Подавляет циркуляцию крови в пространстве за брюшиной.
- 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:
- Замедляет внешнесекреторную
функцию благодаря понижению концентрации трипсина, а также некоторых ферментов, содержащихся в двенадцатиперстной кишке. - Влияет на уровень и структурные характеристики гликогена, производимого в клетках печени.
- 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:
- Большой гастрин – имеет в распоряжении 4 аминокислоты.
- Микро – состоит из 14 аминокислот.
- Малый – в его наборе присутствует 17 аминокислот.
Виды анализов на гормоны
Для определения уровня гормонов проводятся различные анализы:
- Диагностические пары. Исследование крови выполняют не только с целью выявления активных веществ, вырабатываемых в органах, но и для уточнения показателей гормонов гипофиза.
- Стимуляционные пробы, подразумевающие введение веществ, приводящих к активизации работы пораженных тканей. Отсутствие роста гормона означает развитие поражения самого органа.
- Супрессивные пробы, заключающиеся во введении в кровь блокаторов деятельности желез. На изменение уровня гормона будут указывать отклонения в работе железы на фоне проведенной манипуляции.
- Биохимия, позволяющая определить уровни многих показателей, включая кальций, калий, железо.
- Анализ крови на ферменты.
Кроме вышеперечисленных анализов, пациенту могут быть назначены дополнительные обследования, позволяющие поставить верный диагноз (УЗИ, лапаротомия и другие).
Автор статьи:
Семенова Маргарита Ивановна
Понравилась статья?
Поделитесь ей:
Источник
