Поджелудочная железа схема синтез гликогена

Мобилизация гликогена (гликогенолиз)

Резервы гликогена используются по-разному в зависимости от функциональных особенностей клетки.

Гликоген печени расщепляется при снижении концентрации глюкозы в крови, прежде всего между приемами пищи. Через 12-18 часов голодания запасы гликогена в печени полностью истощаются.

В мышцах количество гликогена снижается обычно только во время физической нагрузки – длительной и/или напряженной. Гликоген здесь используется для обеспечения глюкозой работы самих миоцитов. Таким образом, мышцы, как впрочем и остальные органы, используют гликоген только для собственных нужд.

Мобилизация (распад) гликогена или гликогенолиз активируется при недостатке свободной глюкозы в клетке, а значит и в крови (голодание, мышечная работа). При этом уровень глюкозы крови «целенаправленно» поддерживает только печень, в которой имеется глюкозо-6-фосфатаза, гидролизующая фосфатный эфир глюкозы. Образуемая в гепатоците свободная глюкоза выходит через плазматическую мембрану в кровь. 

В гликогенолизе непосредственно участвуют три фермента:

1. Фосфорилаза гликогена (кофермент пиридоксальфосфат) – расщепляет α-1,4-гликозидные связи с образованием глюкозо-1-фосфата. Фермент работает до тех пор, пока до точки ветвления (α1,6-связи) не останется 4 остатка глюкозы.

2. α(1,4)-α(1,4)-Глюкантрансфераза – фермент, переносящий фрагмент из трех остатков глюкозы на другую цепь с образованием новой α1,4-гликозидной связи. При этом на прежнем месте остается один остаток глюкозы и «открытая» доступная α1,6-гликозидная связь.

3. Амило-α1,6-глюкозидаза, («деветвящий» фермент) – гидролизует α1,6-гликозидную связь с высвобождением свободной (нефосфорилированной) глюкозы. В результате образуется цепь без ветвлений, вновь служащая субстратом для фосфорилазы.

Синтез гликогена

Гликоген способен синтезироваться почти во всех тканях, но наибольшие запасы гликогена находятся в печени и скелетных мышцах. Накопление гликогена в мышцах отмечается в период восстановления после нагрузки, особенно при приеме богатой углеводами пищи. В печени синтез гликогена происходит только после еды, при гипергликемии. Это объясняется особенностями печеночной гексокиназы (глюкокиназы), которая имеет низкое сродство к глюкозе и может работать только при ее высоких концентрациях, при нормальных концентрациях глюкозы в крови ее захват печенью не производится.

Непосредственно синтез гликогена осуществляют следующие ферменты:

1. Фосфоглюкомутаза – превращает глюкозо-6-фосфат в глюкозо-1-фосфат;

2. Глюкозо-1-фосфат-уридилтрансфераза – фермент, осуществляющий ключевую реакцию синтеза. Необратимость этой реакции обеспечивается гидролизом образующегося дифосфата;

Реакции синтеза УДФ-глюкозы

3. Гликогенсинтаза – образует α1,4-гликозидные связи и удлиняет гликогеновую цепочку, присоединяя активированный С1 УДФ-глюкозы к С4 концевого остатка гликогена;

Химизм реакции гликогенсинтазы

4. Амило-α1,4-α1,6-гликозилтрансфераза,»гликоген-ветвящий» фермент – переносит фрагмент с минимальной длиной в 6 остатков глюкозы на соседнюю цепь с образованием α1,6-гликозидной связи.

Роль гликогенсинтазы и гликозилтрансферазы в синтезе гликогена

Поджелудочная железа – важная составляющая пищеварительной системы человека. Она является главным поставщиком ферментов, без которых невозможно полноценное переваривание белков, жиров и углеводов. Но выделением панкреатического сока ее деятельность не ограничивается. Особые структуры железы – островки Лангерганса, которые выполняют эндокринную функцию, секретируя инсулин, глюкагон, соматостатин, панкреатический полипептид, гастрин и грелин. Гормоны поджелудочной железы участвуют во всех видах обмена, нарушение их выработки ведет к развитию серьезных заболеваний.

Гормоны поджелудочной железы регулируют функции пищеварительной системы и обмен веществ

Эндокринная часть поджелудочной железы

Клетки поджелудочной железы, синтезирующие гормональноактивные вещества, называются инсулоцитами. Они расположены в железе скоплениями – островками Лангерганса. Общая масса островков составляет всего 2% от веса органа. По строению различают несколько типов инсулоцитов: альфа, бета, дельта, РР и эпсилон. Каждая разновидность клеток способна образовывать и секретировать определенный вид гормонов.

Какие гормоны вырабатывает поджелудочная железа

Перечень панкреатических гормонов обширный. Одни описаны очень подробно, а свойства других изучены еще недостаточно. К первым относится инсулин, считающийся самым изученным гормоном. К представителям биологически активных веществ, исследованных недостаточно, можно отнести панкреатический полипептид.

Инсулин

Особые клетки (бета-клетки) островков Лангерганса поджелудочной железы синтезируют гормон пептидной природы, получивший название инсулин. Спектр действия инсулина широк, но основное его назначение – понижение уровня глюкозы в плазме крови. Влияние на обмен углеводов реализуется благодаря способности инсулина:

• облегчать поступление глюкозы в клетку путем повышения проницаемости мембран;
• стимулировать усвоение глюкозы клетками;
• активировать образование в печени и мышечной ткани гликогена, являющегося основной формой хранения глюкозы;
• подавлять процесс гликогенолиза – расщепления гликогена до глюкозы;
• тормозить глюконеогенез – синтезирование глюкозы из белков и жиров.

Но не только метаболизм углеводов является сферой приложения гормона. Инсулин способен влиять на белковый и жировой обмен через:

• стимуляцию синтеза триглицеридов и жирных кислот;
• облегчение поступления глюкозы в адипоциты (жировые клетки);
• активизацию липогенеза – синтеза жиров из глюкозы;
• торможение липолиза – расщепления жиров;
• угнетение процессов распада белка;
• повышение проницаемости клеточных мембран для аминокислот;
• стимуляцию синтеза белка.

Инсулин обеспечивает ткани запасами потенциальных источников энергии. Его анаболический эффект приводит к увеличению депо белка и липидов в клетке и определяет роль в регуляции процессов роста и развития. Кроме того, инсулин влияет на водно-солевой обмен: облегчает поступление калия в печень и мышцы, способствует удержанию воды в организме.

Главным стимулом образования и секреции инсулина является рост уровня глюкозы в сыворотке крови. К увеличению синтеза инсулина также приводят гормоны:

• холецистокинин;
• глюкагон;
• глюкозозависимый инсулинотропный полипептид;
• эстрогены;
• кортикотропин.

Поражение бета-клеток ведет к нехватке или отсутствию инсулина – развивается сахарный диабет 1-го типа. Кроме генетической предрасположенности, в возникновении этой формы заболевания играют роль вирусные инфекции, стрессовые воздействия, погрешности питания. Инсулинорезистентность (невосприимчивостью тканей к гормону) лежит в основе диабета 2-го типа.

Выработка инсулина зависит, главным образом, от уровня глюкозы в крови

Глюкагон

Пептид, производимый альфа-клетками островков поджелудочной железы, называется глюкагоном. Его действие на человеческий организм противоположно действию инсулина и заключается в повышении уровня сахара в крови. Основная задача – поддержание стабильного уровня глюкозы в плазме между приемами пищи, выполняется за счет:

• расщепления гликогена в печени до глюкозы;
• синтеза глюкозы из белков и жиров;
• угнетения процессов окисления глюкозы;
• стимуляции расщепления жиров;
• образования кетоновых тел из жирных кислот в клетках печени.

Глюкагон повышает сократительную способность сердечной мышцы, не влияя на ее возбудимость. Результатом является рост давления, силы и частоты сердечных сокращений. В стрессовых ситуациях и при физических нагрузках глюкагон облегчает скелетным мышцам доступ к энергетическим запасам и улучшает их кровоснабжение благодаря усилению работы сердца.

Глюкагон стимулирует высвобождение инсулина. При инсулиновой недостаточности содержание глюкагона всегда повышено.

Соматостатин

Пептидный гормон соматостатин, вырабатываемый дельта-клетками островков Лангерганса, существует в виде двух биологически активных форм. Он подавляет синтез многих гормонов, нейромедиаторов и пептидов.

Соматостатин, кроме того, замедляет всасывание глюкозы в кишечнике, снижает секрецию соляной кислоты, моторику желудка и секрецию желчи. Синтез соматостатина возрастает при высоких концентрациях глюкозы, аминокислот и жирных кислот в крови.

Читайте также:

Как сохранить здоровье поджелудочной железы: 5 советов

6 признаков гипогликемии

Враги фигуры: 9 продуктов, усиливающих аппетит

Гастрин

Гастрин – пептидный гормон, кроме поджелудочной железы вырабатывается клетками слизистой оболочки желудка. По количеству аминокислот, входящих в его состав, различают несколько форм гастрина: гастрин-14, гастрин-17, гастрин-34. Поджелудочная железа секретирует в основном последний. Гастрин участвует в желудочной фазе пищеварения и создает условия для последующей кишечной фазы посредством:

• увеличения секреции соляной кислоты;
• стимуляции выработки протеолитического фермента – пепсина;
• активизации выделения бикарбонатов и слизи внутренней оболочкой желудка;
• усиления моторики желудка и кишечника;
• стимуляции секреции кишечных, панкреатических гормонов и ферментов;
• усиления кровоснабжения и активации восстановления слизистой оболочки желудка.

Стимулируют выработку гастрина, на который влияет растяжение желудка при приеме пищи, продукты переваривания белков, алкоголь, кофе, гастрин-высвобождающий пептид, выделяемый нервными отростками в стенке желудка. Уровень гастрина растет при синдроме Золлингера – Эллисона (опухоль островкового аппарата поджелудочной железы), стрессе, приеме нестероидных противовоспалительных препаратов.

Определяют уровень гастрина при дифференциальной диагностике язвенной болезни и болезни Аддисона – Бирмера. Это заболевание еще называют пернициозной анемией. При нем нарушение кроветворения и симптомы анемии вызваны не дефицитом железа, что встречается чаще, а нехваткой витамина В12 и фолиевой кислоты.

Грелин

Грелин продуцируют эпсилон-клетки поджелудочной железы и специальные клетки слизистой оболочки желудка. Гормон вызывает чувство голода. Он взаимодействует с центрами головного мозга, стимулируя секрецию нейропептида Y, ответственного за возбуждение аппетита. Концентрация грелина перед приемом пищи растет, а после – снижается. Функции грелина разнообразны:

• стимулирует секрецию соматотропина – гормона роста;
• усиливает выделение слюны и готовит пищеварительную систему к приему пищи;
• усиливает сократимость желудка;
• регулирует секреторную активность поджелудочной железы;
• повышает уровень глюкозы, липидов и холестерола в крови;
• регулирует массу тела;
• обостряет чувствительность к пищевым запахам.

Грелин координирует энергетические потребности организма и участвует в регуляции состояния психики: депрессивные и стрессовые ситуации повышают аппетит. Кроме того, он оказывает действие на память, способность к обучению, процессы сна и бодрствования. Уровень грелина увеличивается при голодании, похудении, низкой калорийности пищи и уменьшении содержания глюкозы в крови. При ожирении, сахарном диабете 2-го типа отмечается снижение концентрации грелина.

Грелин — гормон, отвечающий за чувство голода

Панкреатический полипептид

Панкреатический полипептид является продуктом синтеза РР-клеток поджелудочной железы. Его относят к регуляторам пищевого режима. Действие панкреатического полипептида на процессы пищеварения следующее:

• угнетает внешнесекреторную активность поджелудочной железы;
• сокращает выработку панкреатических ферментов;
• ослабляет перистальтику желчного пузыря;
• тормозит глюконеогенез в печени;
• усиливает пролиферацию слизистой оболочки тонкой кишки.

Секреции панкреатического полипептида способствует богатая белком пища, голодание, физические нагрузки, резкое падение уровня сахара крови. Снижают выделяемое количество полипептида соматостатин и глюкоза, введенная внутривенно.

Вывод

Нормальное функционирование организма требует слаженной работы всех эндокринных органов. Врожденные и приобретенные заболевания поджелудочной железы ведут к нарушению секреции панкреатических гормонов. Понимание их роли в системе нейрогуморальной регуляции помогает успешно решать диагностические и лечебные задачи.

Видео

Предлагаем к просмотру видеоролик по теме статьи.

Эндокринная часть поджелудочной железы представлена островками Лангерганса, состоящими из клеток разного типа: α-клетки образуют глюкагон, β-клетки – инсулин, d-клетки – соматостатин, а также гормоны-стимуляторы эндокринной секреции (для желудка – панкреагастрин, для поджелудочной железы – секретин).

Глюкагон – полипептид, стимулирующий глюконеогенез и гликогенолиз, усиливает липолиз и кетогенез, вызывает секрецию инсулина. До 3% гормона (энтероглюкагон) вырабатывается α‑клетками желудка и тонкой кишки. В плазме гормон представлен 4 фракциями. Для определения глюкагона разработаны биологические методы (биоптаты железы) in vivo и in vitro и  радиоиммунологические (плазма) с применением суспензии «уголь-декстран» или метода двойных антител.

Инсулин – полипептид содержится в β‑клетках в виде проинсулина, который перед секрецией расщепляется на инсулин и С‑пептид, выделяющийся в кровь в эквимолярных количествах. С‑пептид неактивен. Инсулин принято считать главным гормоном поджелудочной железы, поскольку это единственный фактор, снижающий уровень глюкозы в крови; оказывает анаболическое влияние на все органы и ткани. Инсулин активирует доставку глюкозы тканям, накопление макроэргов в клетках, гликолиз, синтез гликогена, липогенез, регулирует обмен белка и нуклеиновых кислот. Для определения содержания инсулина в крови разработан ряд методов: биологические (с использованием жировых клеток, изолированной диафрагмы); радиорецепторные; иммуноферментные (гормон конъюгирован с β‑Д‑галактозидазой);  радиоиммунные; иммунометрические. В клинике практически используют последние два.

Определение С-пептида позволяет оценить работу β‑клеток: в присутствии экзогенного инсулина, при наличии антител к инсулину, при тесте с введением глюкагона (оценка секреторной способности железы).

Соматостатин – небольшой пептид, секретируется не только дефинитивными клетками поджелудочной железы, но также принадлежит семейству гипоталамических рилизинг-факторов. Соматостатин обладает широким спектром ингибирующих эффектов на эндокринные функции: в гипофизе тормозит секрецию тиреотропина, пролактина, снижает секрецию инсулина и особенно глюкагона поджелудочной железой, а также гормонов желудочно-кишечного тракта. Определяется методом радиоиммунного анализа. В клинике используется в комплексной диагностике расстройств эндокринной функции поджелудочной, щитовидной, половых желез, а также при общих нарушениях анаболических процессов и процессов роста.

Более полную информацию о соматотропной функции гипофиза получают, используя нагрузочные тесты стимуляции аргинином, глюкагоном, L-ДОФА, инсулином, тест угнетения глюкозой.

Нормальные величины

Клинико-диагностическое значение

Глюкагон

Накопление глюкагона отмечается при гипергликемии у больных сахарным диабетом, глюкагономе, хронической почечной недостаточности, при стрессах различной этиологии, травмах, акромегалии, циррозе печени. Уменьшение концентрации — при муковисцидозе, хроническом панкреатите.

Инсулин

Повышение содержания инсулина отмечено при сахарном диабете II типа, заболеваниях печени, акромегалии, инсулиноме, синдроме Кушинга, ожирении. Недостаток гормона наблюдается при юношеском диабете, гипопитуитаризме.

С-пептид

Увеличение уровня С-пептида выявляется при инсулиноме и хронической почечной недостаточности. Снижение — сахарный диабет I типа и поздние стадии сахарного диабета II типа.