Роль гормонов поджелудочной железы инсулин глюкагон соматостатин
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.
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).
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.
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.
Один из гормонов, который вырабатывается железой
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.
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
Гормонами поджелудочной железы являются инсулин и глюкагон.
Глюкагон
Строение
Представляет собой полипептид, включающий 29 аминокислот с молекулярной массой 3,5 кДа и периодом полураспада 3-6 мин.
Синтез
Осуществляется в клетках поджелудочной железы и в клетках тонкого кишечника.
Регуляция синтеза и секреции
Активируют: гипогликемия, адреналин.
Уменьшают: глюкоза, жирные кислоты.
Механизм действия
Аденилатциклазный активирующий.
Мишени и эффекты
Конечным эффектом является повышение концентрации глюкозы и жирных кислот в крови.
Жировая ткань
- повышает активность внутриклеточной гормон-чувствительной ТАГ-липазы и, соответственно, стимулирует липолиз.
Печень
- активация глюконеогенеза и гликогенолиза,
- за счет повышенного поступления жирных кислот из жировой ткани усиливает кетогенез.
Патология
Гиперфункция
Глюкагонома – редко встречающееся новообразование из группы нейроэндокринных опухолей. У больных отмечается гипергликемия и поражение кожи и слизистых оболочек.
Инсулин
Дополнительная, более подробная информация, об инсулине находится на следующей странице.
Строение
Представляет собой полипептид из 51 аминокислоты, массой 5,7 кД, состоящий из двух цепей А и В, связанных между собой дисульфидными мостиками.
Синтез
Синтезируется в клетках поджелудочной железы в виде проинсулина, в этом виде он упаковывается в секреторные гранулы и уже здесь образуется инсулин и С-пептид.
Регуляция синтеза и секреции
Активируют синтез и секрецию:
- глюкоза крови – главный регулятор, пороговая концентрация для секреции инсулина – 5,5 ммоль/л,
- жирные кислоты и аминокислоты,
- влияния n.vagus – находится под контролем гипоталамуса, активность которого определяется концентрацией глюкозы крови,
- гормоны ЖКТ: холецистокинин, секретин, гастрин, энтероглюкагон, желудочный ингибирующий полипептид,
- хроническое воздействие гормона роста, глюкокортикоидов, эстрогенов, прогестинов.
Уменьшают: влияние симпато-адреналовой системы.
Механизм действия
Осуществляется через рецепторы с тирозинкиназной активностью (подробно).
Мишени и эффекты
Основным эффектом является снижение концентрации глюкозы в крови благодаря усилению транспорта глюкозы внутрь миоцитов и адипоцитов и активации внутриклеточных реакций утилизации глюкозы:
- активируя фосфодиэстеразу, которая разрушает вторичный мессенджер цАМФ, инсулин прерывает эффекты адреналина и глюкагона на печень и жировую ткань.
- в мышцах и жировой ткани стимулирует транспорт глюкозы в клетки (активация Глют-4),
- в печени и мышцах ускоряет синтез гликогена (активация гликогенсинтазы).
- в печени, мышцах и адипоцитах инсулин стимулирует гликолиз, активируя фосфофруктокиназу и пируваткиназу.
- полученный в гликолизе пируват превращается в ацетил-SКоА под влиянием активированного инсулином пируватдегидрогеназного комплекса, и далее используется для синтеза жирных кислот. Превращение ацетил-SКоА в малонил-SКоА, первый субстрат синтеза жирных кислот, также стимулируется инсулином (ацетил-SКоА-карбоксилаза).
- в мышцах усиливает транспорт нейтральных аминокислот в миоциты и стимулирует трансляцию (рибосомальный синтез белков).
Ряд эффектов инсулина заключается в изменении транскрипции генов и скорости трансляции ферментов, отвечающих за обмен веществ, за рост и деление клеток.
Благодаря этому индуцируется синтез ферментов метаболизма
- углеводов в печени (глюкокиназа, пируваткиназа, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа),
- липидов в печени (АТФ-цитрат-лиаза, ацетил-SКоА-карбоксилаза, синтаза жирных кислот, цитозольная малатдегидрогеназа) и адипоцитах (ГАФ-дегидрогеназа, пальмитатсинтаза, липопротеинлипаза).
и происходит репрессия фосфоенолпируват-карбоксикиназы (подавление глюконеогенеза).
Инактивация инсулина
Инактивация инсулина начинается после интернализации инсулин-рецепторного комплекса и образования эндосомы, в которой и происходит деградация инсулина. Участвуют две ферментные системы:
- Глутатион-инсулин-трансгидрогеназа, которая восстанавливает дисульфидные связи между цепями А и В, в результате чего гормон распадается.
- Инсулиназа (инсулин-протеиназа), гидролизующая инсулин до аминокислот.
Период полужизни инсулина не превышает 5-6 минут. Происходит деградация в основном в печени и почках, но и другие ткани принимают в этом участие. Также в почках инсулин может фильтроваться, захватываться эпителиоцитами проксимальных канальцев и разрушаться до аминокислот.
Патология
Гипофункция
Инсулинзависимый и инсулиннезависимый сахарный диабет. Для диагностики этих патологий в клинике активно используют нагрузочные пробы и определение концентрации инсулина и С-пептида.
Источник
Поджелудочная железа, участвуя в процессе пищеварения, выполняет важную роль.
Орган вырабатывает такие гормоны поджелудочной железы, как инсулин, глюкагон и соматостатин.
Незначительное отклонение гормонов от оптимального значения может становиться причиной развития опасных патологий, которые в последующем довольно проблематично поддаются лечения.
Гормоны поджелудочной железы
Поджелудочная железа считается важным органом пищеварения, который выполняет смешанные функции.
Внешнесекреторная функция поджелудочной железы включает производство панкреатического сока, в котором присутствуют пищеварительные ферменты.
Эндокринная функция поджелудочной железы , это выделение в организм человека соответствующих гормонов и контроль процессов обмена.
Эндокринная часть органа представляет собой хаотически разбросанные скопления клеток, которые получили название островки Ларгерганса.
Внутрисекреторная функция поджелудочной железы заключается в выработке различных гормонов. Уровень глюкозы в крови регулируют такие гормоны, как инсулин и глюкагон.
Инсулин помогает увеличивать содержание глюкозы в крови за счет повышения проницаемости клеточных мембран.
Кроме этого, инсулин относится к гормонам, увеличивающим липогенез. Он является синергистом, то есть усиливает действие другого.
Именно благодаря ему повышается действие гормона роста на белковый обмен.
Глюкагон вызывает гормональную активацию липолиза и гликогенолиза, и тем самым повышает содержание в организме глюкозы и жирных кислот в крови.
Роль инсулина
Такой гормон, как инсулин включает две цепочки аминокислот, которые соединены между собой химическими мостиками.
Инсулин относится к типу полипептидных биологически активных соединений, продуцируемых клетками поджелудочной железы.
На самом деле, секреция инсулина характерна не только для организма человека. Такие активные соединения были выявлены у рептилий, а инсулин некоторых животных идентичен гормону человека.
Основная мишень действия гормона – это печень, где усиливается депонирование глюкозы, и она накапливается в виде гликогена.
Клетки мишени инсулина , это своеобразные пункты воздействия гормона, и существенное влияние он оказывает на метаболизм белков.
Инсулин активно участвует в обменных процессах и выполняет следующие функции:
- помогает нормализовать соотношение глюкозы,
- оказывает воздействие на процессы обмена веществ в печени, жировой и мышечной ткани,
- активизирует выработку в печени гликогена и жирных кислот,
- ускоряет появление глицерола в жировой ткани и поглощение аминокислот,
- помогает замедлить разрушение гликогена, липидов и белков в тканях мышц, а также затормозить формирование кетоновых тел.
Инсулин , это биологически активное соединение, способное понижать концентрацию глюкозы в организме.
Именно по этой причине от уровня и активности такого вещества определяется правильная работа всего организма.
Гипогликемическое действие инсулина усиливают пероральные гипогликемические средства, салицилаты и ингибиторы.
Любые сбои в выработке инсулина становятся причиной таких патологий, как сахарный диабет, ожирение, дистрофия мышц и других.
Антагонистами инсулина в крови являются такие гормоны, как глюкагон, кортизол, соматотропин и другие.
Глюкагон является тем гормоном, который тормозит секрецию инсулина в организме.
Эффекты глюкагона
В организме человека глюкагон – это гормон, который отвечает за выработку глюкозы в печени и за достаточное её количество.
Для нормального функционирования центральной нервной системы необходимо постоянная поддержка уровня глюкозы.
Механизм действия глюкагона заключается в стимуляции процесса распада липидов в жировой ткани, что помогает существенно понизить концентрацию холестерина в крови.
В нашем организме глюкагон выполняет следующие функции:
- Усиливает движение крови в почках,
- Участвует в регенерации клеток печени,
- Стимулирует высвобождение инсулина из клеток,
- Повышает внутриклеточную концентрацию кальция,
- Ускоряет выведения натрия из органов и тем самым поддерживает необходимое электролитическое соотношение.
В том случае, если скапливается избыточное количество глюкагона, то следствием этого становиться появление злокачественной опухоли на железе.
При сравнении функций инсулина и глюкагона можно увидеть, что каждый из них выполняет диаметрально противоположные действия.
Именно по этой причине для поддержания нормального содержания глюкозы в организме задействованы и такие жизненно важные гормоны, как кортизол, адреналин и соматотропин.
При употреблении большого количества белковой пищи в организме повышается содержание таких аминокислот, как аланин и аргинин.
Секреция глюкагона происходит с участием таких аминокислот, поэтому важная роль отводится правильному питанию, с помощью которого удается поддерживать стабильное поступление аминокислот в организм.
Стимулировать секрецию белка (глюкагона) помогают и активные физические нагрузки.
Он способствует снижению спазм, изменению количества сердечных сокращений и повышению уровня глюкозы в крови.
Такой результат возможен за счет расщепления гликогена и формирования такого вещества при соединении иных органических элементов.
Соматостатин
В нашем теле гормон соматостатин является сложным веществом полипептидного происхождения, которое вырабатывается поджелудочной железой.
Роль такого биологически активного соединения особенно важна, поскольку оно служит некоторым выключателей механизма синтеза различных соединений.
Лекарственные препараты, в которых содержится соматостатин, широко используются для терапии заболевания акромегалии.
При этой патологии усиленно продуцируется гормон роста, что сопровождается патологическим увеличением размера костей.
Соматостатин активно участвует в обмене глюкозы, улучшает движение крови в почках, нервных окончаниях и мышечных тканях.
Кроме этого, он особенно важен для правильной диагностики сахарного диабета и инсулинома.
Панкреатический полипептид
Панкреатический пептид был выявлен не так давно и его воздействие на организм еще до конца не изучено.
Стимулирует его производство потребление в пищу белков, жиров и углеводов, а внутреннее введение таких веществ не вызывает повышение концентрации гормона.
Панкреатическому полипептиду принадлежит следующая роль:
- тормозит выброс билирубина, желчи и трипсина,
- расслабляет гладкие мышцы желчного пузыря,
- оказывает угнетающее действие на продукцию пищеварительных ферментов.
Специалисты говорят о том, что основной функцией такого гормона в организме человека является экономный расход пищеварительных панкреатических ферментов.
Это позволяет избежать излишней потери желчи до следующего прима пищи.
Нарушение выработки гормонов поджелудочной железы
Основным патологическим состоянием при выработке гормонов поджелудочной железы является гиперфункция такого органа, которая вызывает развитие инсулинозависимого или инсулинонезависимого сахарного диабета.
При таком заболевании любого типа в крови человека содержится недостаточный уровень инсулина, который необходим для регуляции содержания глюкозы в крови.
Гипофункция поджелудочной железы развивается при поражении островков Лангерганса, при участии которых в организме продуцируется инсулин, глюкагон и липокаин.
Такое состояние может сопровождаться резким ухудшением состояния здоровья, и вызывать диабетическую кому.
Повышенное содержание глюкозы может приводить к гангрене, слепоте и инсультам.
Гиперфункция поджелудочной железы развивается в том случае, если снижается уровень глюкозы в организме.
Симптомы могут быть выражены не ярко, поэтому пациенты часто не обращаются за помощью к врачу.
При отсутствии эффективного лечения последствия могут быть непредсказуемыми и даже приводить к летальному исходу.
При диабете 1 типа происходит патологическое разрушение бета-клеток поджелудочной железы и происходит это как результат аутоиммунной реакции.
Наблюдается резкое снижение выработки собственного инсулина, и такое состояние требует введение пациентам инъекций этого вещества.
При диабете 2 типа содержание глюкозы удается регулировать с помощью специального питания и за счет приема некоторых препаратов гормонов поджелудочной железы.
Такая медикаментозная терапия позволяет организму более эффективно использовать собственный инсулин.
Источник
