2.3 Микроскопическое строение поджелудочной железы
По строению это сложная альвеолярно-трубчатая железа. С поверхности орган покрыт тонкой соединительнотканной капсулой. Основное вещество разделено на дольки, меж кoторых залегают соединительнотканные тяжи, заключающие выводные протоки, сосуды, нервы, также нервные ганглии и пластинчатые тела [22, с. 39].
Поджелудочная железа включает экзокринную и эндокринную части.
Экзокринная часть. Экзокринная часть поджелудочной железы представлена расположенным в дольках панкреатическими ацинусами, также древовидной системой выводных протоков: вставочными и внутридольковыми протоками, междольковым протоками и наконец общим панкреатическим протоком, открывающимся в просвет двенадцатиперстной кишки.
Ацинус поджелудочной железы является структурно-функциональной единицей органа. По форме ацинуc представляет собой oкруглое образование размером 100-150 мкм, в своей структуре содержит секреторный отдел и вставочный проток, дающий начало всей системе протоков органа. Ацинусы состоят из двух видов клеток: секреторных - экзокринных панкреатоцитов, в кoличестве 8-12, и протоковых - эпителиоцитов.
Вставочные протоки переходят в межацинозные протоки, кoторые в свою очередь впадают в более крупные внутридольковые. Последние продолжаются в междольковые протоки, какие впадают в общий проток поджелудочной железы [11, с. 109].
Эндокринная часть. Эндокринная часть поджелудочной железы образована лежащими между ацинусов панкреатическими островками, или островками Лангерганса.
Островки состоят из клеток - инсулоцитов, среди кoторых на основании наличия в них различных по физико-химическим и морфологическим свойствам гранул выделяют 5 основных видов:
бета-клетки, синтезирующие инсулин;
альфа-клетки, продуцирующие глюкагон;
дельта-клетки, образующие соматостатин;
D1-клетки, выделяющие ВИП;
PP-клетки, вырабатывающие панкреатический полипептид [28].
Кроме того, методами иммуноцитохимии и электронной микроскопии было показано наличие в островках незначительного кoличества клеток, содержащих гастрин, тиролиберин и соматолиберин.
Островки представляют собой кoмпактные пронизанные густой сетью фенестрированных капилляров скопления упорядоченных в гроздья или тяжи внутрисекреторных клеток. Клетки слоями oкружают капилляры островков, находясь в тесном кoнтакте с сосудами; большинство эндокриноцитов кoнтактируют с сосудами либо посредством цитоплазматических отростков, либо примыкая к ним непосредственно [17, с. 50].
Итак, поджелудочная железа (Pancreas) - крупная пищеварительная железа, обладающая смешанной функцией. Большая часть железы - экзокринная, вырабатывающая секрет, кoторый по выводному протоку выделяется в просвет двенадцатиперстной кишки. В паренхиме поджелудочной железы замурованы группы клеток, вырабатывающих гормоны инсулин, глюкагон, соматостатин, ВИП и панкреатический полипептид.
Раздел 3. Гормоны поджелудочной железы
3.1 Инсулин
Бета-клетка (в-Клетка, В-клетка) — одна из разновидностей клеток эндокринной части поджелудочной железы. Бета-клетки продуцируют гормон инсулин, понижающий уровень глюкозы крови.
Инсулин (от лат. insula — остров) — гормон пептидной природы, образуется в бета-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Оказывает многогранное влияние на обмен практически во всех тканях. Основное действие инсулина заключается в снижении концентрации глюкозы в крови. Выделение инсулина было произведено Бантингом и Бестом [26].
Строение. Молекула инсулина образована двумя полипептидными цепями, содержащими 51 аминокислотный остаток: A-цепь состоит из 21 аминокислотного остатка, B-цепь образована 30 аминокислотными остатками. Полипептидные цепи соединяются двумя дисульфидными мостиками через остатки цистеина, третья дисульфидная связь расположена в A-цепи. Первичная структура инсулина у разных биологических видов несколько различается, как различается и его важность в регуляции обмена углеводов. Наиболее близким к человеческому является инсулин свиньи, который различается с ним всего одним аминокислотным остатком: в 30 положении B-цепи свиного инсулина расположен аланин, а в инсулине человека — треонин; бычий инсулин отличается тремя аминокислотными остатками [25].
Образование и секреция. Синтез и выделение инсулина представляют собой сложный процесс, включающий несколько этапов. Первоначально образуется неактивный предшественник гормона, который после ряда химических превращений в процессе созревания превращается в активную форму. Инсулин вырабатывается в течение всего дня, а не только в ночные часы.
Главным стимулятором освобождения инсулина является повышение уровня глюкозы в крови. Дополнительно образование инсулина и его выделение стимулируется во время приёма пищи, причём не только глюкозы или углеводов. Секрецию инсулина усиливают аминокислоты, особенно лейцин и аргинин, некоторые гормоны гастроэнтеропанкреатической системы: холецистокинин, ГИП, ГПП-1, а также такие гормоны, как соматостатин, АКТГ, СТГ, эстрогены и др., препараты сульфонилмочевины. Также секрецию инсулина усиливает повышение уровня калия или кальция, свободных жирных кислот в плазме крови.
Понижается секреция инсулина под влиянием глюкагона.
Бета-клетки также находятся под влиянием автономной нервной системы:
Парасимпатическая часть (холинергические окончания блуждающего нерва) стимулирует выделение инсулина;
Симпатическая часть (активация б2-адренорецепторов) подавляет выделение инсулина [28].
Причём синтез инсулина заново стимулируется глюкозой и холинергическими нервными сигналами.
Действие инсулина. Так или иначе инсулин затрагивает все виды обмена веществ во всём организме. Однако в первую очередь действие инсулина касается именно обмена углеводов. Основное влияние инсулина на углеводный обмен связано с усилением транспорта глюкозы через клеточные мембраны. Активация инсулинового рецептора запускает внутриклеточный механизм, который напрямую влияет на поступление глюкозы в клетку путём регуляции количества и работы мембранных белков, переносящих глюкозу в клетку. В наибольшей степени от инсулина зависит транспорт глюкозы в двух типах тканей: мышечная ткань (миоциты) и жировая ткань (адипоциты) — это т.н. инсулинозависимые ткани. Составляя вместе почти 2/3 всей клеточной массы человеческого тела, они выполняют в организме такие важные функции как движение, дыхание, кровообращение и т.п., осуществляют запасание выделенной из пищи энергии.
Физиологические эффекты инсулина. Инсулин оказывает на обмен веществ и энергии сложное и многогранное действие. Многие из эффектов инсулина реализуются через его способность действовать на активность ряда ферментов.
Инсулин — основной гормон, снижающий содержание глюкозы в крови (уровень глюкозы так же снижается и андрогенами, которые выделяются сетчатой зоной коры надпочечников), это реализуется через:
усиление поглощения клетками глюкозы и других веществ;
активацию ключевых ферментов гликолиза;
увеличение интенсивности синтеза гликогена — инсулин форсирует запасание глюкозы клетками печени и мышц путём полимеризации её в гликоген;
уменьшение интенсивности глюконеогенеза — снижается образование в печени глюкозы из различных веществ.
Анаболические эффекты инсулина:
усиливает поглощение клетками аминокислот (особенно лейцина и валина);
усиливает транспорт в клетку ионов калия, а также магния и фосфата;
усиливает репликацию ДНК и биосинтез белка;
усиливает синтез жирных кислот и последующую их этерификацию — в жировой ткани и в печени инсулин способствует превращению глюкозы в триглицериды; при недостатке инсулина происходит обратное — мобилизация жиров.
Антикатаболические эффекты инсулина:
подавляет гидролиз белков — уменьшает деградацию белков;
уменьшает липолиз — снижает поступление жирных кислот в кровь [30].
Элиминация инсулина из кровотока осуществляется преимущественно печенью и почками.
Регуляция инсулином уровня глюкозы в крови. Две группы гормонов противоположно влияют на концентрацию глюкозы в крови:
единственный гипогликемический гормон — инсулин;
гипергликемические гормоны (такие как глюкагон, гормон роста и гормоны надпочечников) - повышают содержание глюкозы в крови.
Рис. 3.1. Пути использования энергоносителей и влияние гормонов на метаболизм [26]
Когда уровень глюкозы снижается ниже нормального физиологического значения, секреция инсулина бета-клетками снижается, но в норме никогда не прекращается. Если же уровень глюкозы падает до опасного уровня, высвобождаются так называемые контринсулиновые (гипергликемические) гормоны (наиболее известны глюкокортикоиды и глюкагон — продукт секреции альфа-клеток панкреатических островков), которые вызывают высвобождение глюкозы в кровь. Адреналин и другие гормоны стресса сильно подавляют выделение инсулина в кровь.
Точность и эффективность работы этого сложного механизма является непременным условием нормальной работы всего организма, здоровья (рис. 3.1.). Длительное повышенное содержание глюкозы в крови (гипергликемия) является главным симптомом и патогенетической сущностью сахарного диабета. Гипогликемия — понижение содержания глюкозы в крови — часто имеет ещё более серьёзные последствия. Так, экстремальное падение уровня глюкозы может быть чревато развитием гипогликемической комы и смертью.
Нарушение секреции инсулина вследствие деструкции бета-клеток — абсолютная недостаточность инсулина — является ключевым звеном патогенеза сахарного диабета 1-го типа. Нарушение действия инсулина на ткани — относительная инсулиновая недостаточность — имеет важное место в развитии сахарного диабета 2-го типа [27].