Эндокринную функцию в поджелудочной железе выполняют скопления клеток эпителиального происхождения, получившие название островков. В островках различают несколько типов клеток, продуцирующих гормоны: альфа-клетки образуют глюкагон, бета-клетки — инсулин, дельта-клетки — соматостатин, джи-клетки — гастрин и РР- или F-клетки — панкреатический полипептид.
Помимо инсулина в бета-клетках синтезируется гормон амилин, обладающий противоположными инсулину эффектами. Кровоснабжение островков более интенсивно, чем основной паренхимы железы. Иннервация осуществляется постганлионарными симпатическими и парасимпатическими нервами, причем среди клеток островков расположены нервные клетки, образующие нейроинсулярные комплексы. Инсулин синтезируется в эндоплазматическом ретикулуме бета-клеток вначале в виде пре-проинсулина, затем от него отщепляется 23-аминокис-лотная цепь и остающаяся молекула носит название проинсулина.
В комплексе Гольджи проинсулин упаковывается в гранулы, в них осуществляется расщепление проинсулина на инсулин и соединительный пептид (С-пептид). В гранулах инсулин депонируется в виде полимера и частично в комплексе с цинком. Количество депонированного в гранулах инсулина почти в 10 раз превышает суточную потребность в гормоне. Секреция инсулина происходит путем экзоцитоза гранул, при этом в кровь поступает эквимолярное количество инсулина и С-пептида. Определение содержания последнего в крови является важным диагностическим тестом оценки секреторной способности (3-клеток. Секреция инсулина является кальцийзависимым процессом. Под влиянием стимула — повышенного уровня глюкозы в крови — мембрана бета-клеток деполяризуется, ионы кальция входят в клетки, что запускает процесс сокращения внутриклеточной микротубулярной системы и перемещение гранул к плазматической мембране с последующим их экзоцитозом. Секреторная функция разных клеток островков взаимосвязана, зависит от эффектов образуемых ими гормонов, в связи с чем островки рассматриваются как своеобразный «мини-орган» (рис. 6.21).
Выделяют два вида секреции инсулина: базальную и стимулированную. Базальная секреция инсулина осуществляется постоянно, даже при голодании и уровне глюкозы крови ниже 4 ммоль/л. Стимулированная секреция инсулина представляет собой ответ бета-клеток островков на повышенный уровень D-глюкозы в притекающей к бета-клеткам крови. Под влиянием глюкозы активируется энергетический рецептор бета-клеток, что увеличивает транспорт в клетку ионов кальция, активирует аденилатциклазу и пул (фонд) цАМФ. Через эти посредники глюкоза стимулирует выброс инсулина в кровь из специфических секреторных гранул. Усиливает ответ бета-клеток на действие глюкозы гормон двенадцатиперстной кишки — желудочный ингибиторный пептид (ЖИП). В регуляции секреции инсулина определенную роль играет и вегетативная нервная система. Блуждающий нерв и ацетилхолин стимулируют секрецию инсулина, а симпатические нервы и норадреналин через альфа-адренорецепторы подавляют секрецию инсулина и стимулируют выброс глюкагона.
Специфическим ингибитором продукции инсулина является гормон дельта-клеток островков — соматостатин. Этот гормон образуется и в кишечнике, где тормозит всасывание глюкозы и тем самым уменьшает ответную реакцию бета-клеток на глюкозный стимул. Образование в поджелудочной железе и кишечнике пептидов, аналогичных мосговым, например сомато-статина, подтверждает существование в организме единой APUD-системы. Секреция глюкагона стимулируется снижением уровня глюкозы в крови, гормонами желудочно-кишечного тракта (ЖИП гастрин, секретин, холе-цистокинин-панкреозимин) и при уменьшении в крови ионов Са2+. Подавляют секрецию глюкагона инсулин, соматостатин, глюкоза крови и Са2+. В эндокринных клетках кишечника образуется глюкагоноподобный пептид-1, стимулирующий всасывание глюкозы и секрецию инсулина после приема пищи. Клетки желудочно-кишечного тракта, продуцирующие гормоны, являются своеобразными «приборами раннего оповещения» клеток панкреатических островков о поступлении пищевых веществ в организм, требующих для утилизации и распределения участия панкреатических гормонов.
Регуляция секреции инсулина и глюкагона. Регуляция секреции инсулина зависит от содержания глюкозы в крови. Повышение его в крови (гипергликемия) приводит к увеличению поступления инсулина в кровь, снижение (гипогликемия)-к снижению сиродукции и поступления этого гормона в сосудистое русло.
Как «измеряется» уровень глюкозы в крови? Установлено, что изменение уровня глюкозы в крови воспринимается специализированными клетками - глюкорецепторы поджелудочной железы, каротидного синуса, паравентрикулярного ядер гипоталамуса. При повышении уровня глюкозы в крови происходит активизация рецепторов - клеток поджелудочной железы, которые отвечают на этот стимул повышением синтеза и выделением инсулина в кровь. Описанный эффект происходит лишь при окислении глюкозы в бета-клитийи и активации аденилатциклазы, повышении уровня Са2 + в цитозоле при наличии кальмодулина и активизации полифосфоинозитиднои системы.
В случае снижения уровня глюкозы в крови раздражаются рецепторы альфа-клеток железы, хцо приводит к синтезу и секреции глюкагона, повышение уровня сахара. Эта реакция происходит только при предварительном окислении глюкозы и повышенной концентрации Са2 + в альфа-клетках железы.
Глюкорецепторы каротидного синуса реагируют на повышение, так и на снижение уровня сахара в крови. Информация от них передается дорсальным ядрам блуждающего нерва, расположенных в продолговатом мозге. От нервных клеток ядра импульсы волокнами блуждающего нерва распространяются на ганглиев, которые локализуются в ткани поджелудочной железы, а затем в бета-клеток островков поджелудочной железы. Предшественник инсулина, который образуется в них (проинсулин), переносится в клеточный комплекс Гольджи, где происходит цАМФ-зависимый процесс - превращения проинсулина в инсулин. Под влиянием инсулина глюкоза содержится в печени, мышцах, превращается в гликоген, и уровень сахара в крови восстанавливается до нормальных величин. Если уровень глюкозы в крови снижается, то происходит торможение активности нервных клеток паравентрикулярного ядер гипоталамуса и как следствие этого - снижение секреции инсулина. Установлено влияние различных отделов нервной системы на секрецию инсулина. Первые результаты в этом направлении получены в клинике.
Хорошо известно, что сахарный диабет развивается после психической травмы. Доказано, что условнорефлекторные раздражители, сигнализирующие о поступлении сахара, гипнотическое внушение о введении сахара обусловливают снижение гликемии (вследствие повышенной секреции инсулина). Вегетативная нервная система (парасимпатическая и симпатическая) также имеет значение для регуляции эндокринной функции поджелудочной железы.
Стимуляция блуждающего нерва сопровождается гипогликемией вследствие повышения секреции инсулина. Возбуждение симпатической нервной системы и введение адреналина (или норадреналина) приводит к повышению уровня сахара в крови.
В регуляции секреции инсулина участвует ряд гормонов. Так секрецию инсулина стимулируют гормон роста (соматотропин) аденогипофиза, гормоны щитовидной железы, ЖКТ (кишечный глюкагон, секретин, холецистокинин и др.). Простагландин Е и. Основан в дельта-клетках островкового аппарата и гипоталамусе, соматотропин тормозит секрецию инсулина.
Регуляция секреции глюкагона также осуществляется через стимуляцию глюкорецепторы в переднем гипоталамусе, которые реагируют на изменение уровня глюкозы в крови. Так, при его повышении происходит торможение секреции глюкагона, а при снижении - ее увеличение. На образование глюкагона в альфа-клетках влияют и соматотропин аденогипофиза, который повышает активность альфа-клеток. Соматостатин, наоборот, тормозит образование и выделение глюкагона.
При уменьшении концентрации глюкозы в крови ниже 1,78 ммоль / л (норма-4 ,44-6, 66 ммоль / л) появляются характерные симптомы, а именно: чрезмерное потоотделение, тахикардия, сильный голод и возбуждение. Если уровень глюкозы продолжает снижаться, то развивается гипогликемическая кома, которая сопровождается потерей сознания и может быстро привести смерть. Непосредственной причиной ее является недостаточное обеспечение клеток мозга глюкозой, которая является для них единственным энергетическим источником. В этих случаях эффективным средством лечения является введение глюкозы.
В случае инсулярной недостаточности островкового аппарата поджелудочной железы развивается сахарный диабет. Основными проявлениями этого заболевания являются гипергликемия, глюкозурия (появление сахара в моче), повышение количества (до 10 л в сутки) выделяемой мочи (полиурия), жажда и чрезмерный аппетит. Причиной увеличения содержания сахара в крови у больных сахарным диабетом является утрата способности печени откладывать глюкозу в виде гликогена, а клеток других органов - утилизировать ее. Если болезнь развивается в молодом возрасте, то она обусловлена. обычно снижением числа бета-клеток островкового аппарата. У взрослых секреция инсулина может быть пригниченую (особенно в начальной стадии заболевания) вследствие устойчивости (резистентности) к инсулину, которая связана с недостаточностью рецепторов инсулина на клетках-мишенях, или образованием комплекса белок - инсулин, который является неактивной формой гормона.
