7.6. Гормоны поджелудочной железы

Поджелудочная железа относится к железам со смешанной секрецией. Внешнесекреторная функция заключается в синтезе ряда ключевых ферментов пищеварения (амилазы, липазы, трипсина и др.). Внутриклеточную функцию выполняют панкреатические островки (островки Лангерганса), состоящие из клеток разного типа (А-, В-, D-, F-клетки). А-клетки (или -клетки) являются местом выработки гормона глюкана, В-клетки (-клетки) – инсулина, D-клетки (-клетки) – соматостатина, F-клетки – панкреатического пептида.

Инсулин. Молекула инсулина состоит из 51 аминокислотного остатка и представляет собой объединение двух полипептидных цепей: А-цепи, содержащей 21 аминокислотный остаток, В-цепи из 30. Обе цепи связаны дисульфидными связями. Полипептидный остов молекулы инсулина образует более сложные вторичную и третичную структуры.

В физиологической регуляции синтеза инсулина доминирующую роль играет концентрация глюкозы в крови, повышение содержания глюкозы в крови вызывает увеличение секреции инсулина, а снижение – замедление секреции. На секрецию инсулина оказывают влияние, кроме того, электролиты (особенно ионы кальция), аминокислоты, глюкагон и секретин.

Инсулин синтезируется из проинсулина и может существовать в нескольких формах, различающихся по биологическим, иммунологическим и физико-химическим свойствам.

Биологический эффект инсулина связан с влиянием на углеводный, белковый, липидный обмен, обмен нуклеиновых кислот. Инсулин стимулирует проникновение и утилизацию глюкозы в тканях, прежде всего «инсулинзависимых»; воздействует на различные пути метаболизма глюкозы – окисление, использование на биосинтез гликогена и гликозаминогликанов, синтез жирных кислот, нуклеотидов и др.

Инсулин индуцирует и повышает активность ключевых ферментов тканевого метаболизма глюкозы – гексокиназы и глюкокиназы, стимулирующих фосфорилирование глюкозы и, следовательно, использование глюкозы в процессах клеточного метаболизма.

Инсулин стимулирует биосинтез гликогена и задерживает его распад. Под действием гормона происходит активизация ключевого фермента глюкогенеза – гликогенсинтетазы, одновременно при действии инсулина происходит снижение активности основного фермента фосфорилитического распада гликогена – гликогенфосфорилазы.

Для ключевых ферментов гликолиза 6-фосфофруктокиназы и пируваткиназы инсулин является стимулятором. Под влиянием инсулина повышается синтез и активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, транскетолазы и других ферментов пентозного цикла превращения глюкозы.

Важную роль инсулин играет в регуляции обмена липидов, являясь одним из основных липогенетических гормонов. Инсулин стимулирует биосинтез жирных кислот в клетках жирового депо. Кроме того, инсулин способствует биосинтезу нейтрального жира в жировых клетках благодаря активному расщеплению глюкозы с образованием глицерофосфата. Гормон также стимулирует накопление жира в жировых депо, так как является антагонистом различных липолитических гормонов – адреналина, СТГ, АКТГ, глюкагона и др.

Инсулин является анаболитическим гормоном в отношении обмена белков и нуклеиновых кислот; в тканях стимулирует биосинтез нуклеотидов и нуклеиновых кислот.

Повышение образования нуклеотидов связано с активизацией окисления глюкозы пентозофосфатном цикле и обеспечением данного процесса рибозо-5-фосфатом, с другой – непосредственным усилением биосинтеза пуриновых азотистых оснований. Инсулин в тканях также повышает активность РНК-полимеразы и ДНК-полимеразы, стимулируя биосинтез ДНК и всех типов РНК.

Инсулин усиливает транспорт аминокислот через клеточные мембраны, повышает биосинтез различных аминоацил-тРНК-синтетаз  ферментов, активирующих аминокислоты, вступающие на путь синтеза белка. Кроме того, гормон усиливает процессы трансляции, благодаря индукции синтеза специфического белка – фактора трансляции, который является белком, способствующим объединению рибосом в полисомы.

При недостаточном синтезе инсулина развивается специфическое заболева- ние – сахарный диабет, для которого характерно нарушение метаболитических процессов: гипергликемия (увеличение уровня глюкозы в крови), гликозурия (выделение глюкозы с мочой), кетонурия (избыточный синтез кетоновых тел) и др. У больных наблюдается постоянная жажда и чувство голода, быстрая утомляемость и другие симптомы, связанные с глубокими нарушениями в метаболизме углеводов, липидов, аминокислот, белков, НК, водно-солевого и энергетического обмена. Клинические симптомы при данном заболевании могут быть обусловлены не только отсутствием синтеза инсулина; могут иметь место и молекулярные дефекты: нарушение структуры инсулина или ферментативного превращения проинсулина в инсулин, или возможна потеря рецепторами клеток-мишеней способности соединяться с молекулой инсулина.

Глюкагон. Глюкагон представляет собой одноцепочечный полипептид, состоящий из 29 аминокислот с молекулярной массой 3,5 кД.

Биологические эффекты глюкагона весьма многообразны. Он является сильным гипергликемическим фактором, оказывающим свое влияние в печени и не действующим на мышцы и другие ткани. Глюкагон, влияя на активность фосфорилазы и гликогенсинтетазы, оказывает двойное действие: ускоряет распад гликогена и ингибирует его синтез, в результате чего гликоген превращается в печени в глюкозу.

Глюкагон стимулирует также продукцию глюкозы из аминокислот путем индукции цАМФ-зависимого синтеза ключевых ферментов глюконеогенеза.

Глюкагон обладает также выраженной липолитической активностью, что также обусловлено цАМФ-зависимой активизацией липазы в клетках жировой ткани с освобождением свободных жирных кислот и глицерина.

В печени глюкагон тормозит синтез жирных кислот и холестерина из ацетил-КоА и стимулирует кетогенез, активирует печеночную липазу.

В почках глюкагон увеличивает клубочковую фильтрацию и ускоряет ток крови, что приводит к повышению экскреции Na⁺, K⁺, Cl^-, неорганических фосфатов и мочевой кислоты.

Биосинтез и секреция глюкагона контролируются главным образом концентрацией глюкозы по принципу обратной связи. Таким же свойством обладают аминокислоты и свободные жирные кислоты. На секрецию глюкагона оказывают влияние также инсулин и инсулиноподобные факторы роста.