Альфа клетки поджелудочной железы вырабатывают

Содержание

• • 0.0.1 Роль поджелудочной железы в развитии сахарного диабета
  • 0.0.2 Сахарный диабет 1 типа
  • 0.0.3 Сахарный диабет 2 типа
  • 0.0.4 Гестационный сахарный диабет
• 1 Строение и функции
• 2 Какие гормоны вырабатывает поджелудочная железа?
• 3 Характеристика гормонов поджелудочной железы
  • 3.1 Инсулин
  • 3.2 Глюкагон
  • 3.3 Соматостатин

Поджелудочная железа (лат. páncreas) – это орган в брюшной полости размером с ладонь, расположенный между желудком и позвоночником.

Рис. 1. Строение поджелудочной железы. Адапт. из Wikipedia

1. Желчный пузырь
2. Дольки поджелудочной железы
3. Проток поджелудочной железы
4. Общий желчный проток
5. Добавочный проток поджелудочной железы
6. Большой дуоденальный сосочек
7. Двенадцатиперстная кишка

В поджелудочной железе выделяют три отдела: головку, тело, хвост (рис.1). Все отделы поджелудочной железы выполняют одинаковые функции, а именно:

• производят ферменты, которые помогают переваривать пищу;
• производят гормоны, такие как инсулин и глюкагон, которые контролируют уровень глюкозы крови.

Пищеварительные ферменты из поджелудочной железы попадают в кишечник через проток поджелудочной железы [3]. Проток поджелудочной железы[3] соединяется с общим желчным протоком [4], по которому идет желчь из желчного пузыря [1] и печени, и они впадают в двенадцатиперстную кишку[7] в области большого дуоденального сосочка[6]. Эта функция поджелудочной железы также называется экзокринная, то есть направленная наружу. Основная масса поджелудочной железы выполняет эту функцию.

Вторая функция поджелудочной железы – эндокринная функция, то есть направленная внутрь – это производство гормонов, контролирующих уровень глюкозы крови. Выполняют эту функцию отдельные группы клеток, их называют островки поджелудочной железы или островки Лангерганса. Во всей поджелудочной железе около 1 миллиона островков, что составляет 1-2% от общей массы поджелудочной железы. Они располагаются диффузно во всем объеме поджелудочной железы. В отличии от ферментов, которые синтезируются в проток поджелудочной железы и стекают в кишечник, клетки островков Лангерганса продуцируют гормоны непосредственно в кровь, а именно в мелкие кровеносные сосуды, проходящие через поджелудочную железу.

Рис.2. Островок Лангерганса. Адапт. из Anatomy, Physiology, and Pathology of the Digestive System. Introduction to Medical Science — Duke University TIP

Если вы посмотрите на островок Лангерганса через микроскоп (рис.2), вы найдете в нем:

• Бета-клетки, которые производят инсулин
• Альфа-клетки, которые производят глюкагон
• Дельта-клетки, которые производят соматостатин
• РР-клетки, которые производят панкреатический полипептид (функция которого до сих пор не ясна)

Бета-клетки содержат своего рода "встроенный" глюкометр. Если уровень глюкозы крови повышается, то они выпускают инсулин. Если уровень глюкозы крови снижается, то секреция инсулина прекращается. Если уровень глюкозы падает ниже нормального уровня, то альфа-клетки высвобождают глюкагон. Другие гормоны, вырабатывающиеся клетками островков Лангерганса, нужны для того, чтобы островковые клетки взаимодействовали друг с другом. Островки Лангерганса являются очень маленькими, примерно 0,1 мм в диаметре. Все островки взрослого человека содержат приблизительно 200 единиц инсулина. Объем их всех в сочетании не больше, чем кончик пальца. Инсулин является гормоном, который помогает организму усваивать и использовать глюкозу и другие питательные вещества. Он как «ключ, открывающий двери» для глюкозы внутрь клетки. Без инсулина, уровень глюкозы крови повышается (подробнее об инсулине в разделе Инсулин и его значение для организма).

Роль поджелудочной железы в развитии сахарного диабета

Для того чтобы разобраться в этом вопросе, рассмотрим каждый тип сахарного диабета отдельно.

Сахарный диабет 1 типа

При сахарном диабете 1 типа происходит гибель бета-клеток, следовательно, поджелудочная железа не производит или производит незначительное количество инсулина. Сахарный диабет 1 типа обычно развивается, когда иммунная система разрушает бета-клетки поджелудочной железы. Это называется аутоиммунный ответ. Собственная иммунная система воспринимает бета-клетки как инородные объекты, такие как бактерии или вирусы, и начинает их атаковать и разрушать. Когда более 90% бета-клеток разрушаются (этот процесс занимает от нескольких месяцев до максимум нескольких лет), организм начинает ощущать нехватку инсулина, и уровень глюкозы крови повышается. Тогда у человека появляются «большие» симптомы сахарного диабета, такие как жажда, учащенное мочеиспускание, похудание. Раньше этот тип сахарного диабета называли инсулин-зависимый сахарный диабет. Это значит, что для лечения необходим инсулин сразу, как только поставили диагноз.

На данный момент остается неизвестным, почему возникает этот аутоиммунный ответ. Генетически человеку может передаться склонность к аутоиммунным заболеваниям (сахарный диабет 1 типа является только одним из многих аутоиммунных заболеваний), но вот что именно служит пусковым механизмом, триггером сахарного диабета 1 типа, пока что недостаточно ясно. (Подробней об этом вы можете узнать в разделе Причины сахарного диабета 1 типа).

Сахарный диабет 2 типа

При сахарном диабете 2 типа способность поджелудочной железы вырабатывать инсулин не исчезает полностью. Но организм становится все более устойчивым (резистентным) к инсулину. То есть создается ситуация, когда нормальный уровень инсулина крови не может «открыть глюкозе дверь в клетку». Следовательно, если организм не реагирует на нормальный уровень инсулина крови, то поджелудочной железе приходится вырабатывать все больше и больше инсулина. И если на этот процесс никак не повлиять, то это приведет к истощению поджелудочной железы и абсолютной недостаточности инсулина.

Причины сахарного диабета 2 типа – это комплекс генетических факторов и условий окружающей среды. Генетически человек наследует группу генов предрасположенности к сахарному диабету 2 типа, и чаще всего у человека с СД 2 типа есть родственники с СД 2 типа. Также некоторые этнические группы имеют более высокую предрасположенность к этому заболеванию. Но разовьётся сахарный диабет 2 типа или нет зависит от самого человека, от его образа жизни. На это влияет характер питания, уровень физической активности и т.д. (Подробней об этом вы можете узнать в разделе Причины сахарного диабета 2 типа).

Таблетки, используемые для лечения сахарного диабета 2 типа, не содержат инсулин, они действуют либо путем увеличения чувствительности организма к инсулину, либо путем увеличения секреции инсулина из поджелудочной железы. Диета и снижение избыточного веса (если он есть), также являются основными компонентами лечения сахарного диабета 2 типа. Редко, когда инъекции инсулина необходимым на ранних стадиях сахарного диабета 2 типа. Но при истощении поджелудочной железы инсулинотерапия может стать необходимым компонентом лечения сахарного диабета 2 типа.

Гестационный сахарный диабет

Эта форма диабета возникает во время беременности и в большинстве случаев проходит после рождения ребенка.

В течение всей беременности плацента вырабатывает гормоны, которые препятствуют нормальной работе инсулина (они повышают резистентность к инсулину). Как правило, поджелудочная железа может просто увеличить количество производимого инсулина, и у женщины будет нормальный уровень глюкозы крови. Иногда, однако, поджелудочная железа не может компенсировать потребность организма в инсулине, и тогда у женщины повышается уровень глюкозы крови и развивается гестационный сахарный диабет.

Все беременные женщины должны быть обследованы на наличие гестационного сахарного диабета. Важно распознавать и лечить гестационный сахарный диабет как можно скорее, чтобы свести к минимуму риск осложнений у ребенка. (Подробней об этом вы можете узнать в разделе Гестационный сахарный диабет).

α-Кле́тки — один из видов клеток, образующих эндокринную часть поджелудочной железы.Таким образом, эти клетки являются одним из типов клеток, входящих в состав панкреатических островков. Альфа-клетки продуцируют гормон глюкагон, одним из эффектов которого является повышение уровня глюкозы в крови. Кроме этого, альфа-клетки панкреатических островков сходны по ряду биохимических и физиологических характеристик с нервными клетками [1] : например, они содержат ацетилхолин [2] . При электронной микроскопии альфа-клетки выделяются благодаря характерным гранулам, содержащим плотное ядро, окружённое узким светлым ободком. Размеры гранул составляют около 230 нм. Они устойчивы к действию спирта, однако растворимы в воде; проявляют сродство к кислым красителям.

У грызунов альфа-клетки расположены преимущественно по периферии панкреатических островков, у человека островки имеют недостаточно упорядоченную структуру и альфа-клетки как правило обнаруживаются внутри них [3] . Кроме того, соотношение α-клеток мыши и человека отличается: доля α-клеток в островках мыши (18 %) ниже, чем у человека (38 %) [4] .

В пренатальном онтогенезе предшественниками эндокринных клеток островков являются эпителиальные клетки протоков развивающейся поджелудочной железы [5] . Дифференцировка четырех типов эндокринных клеток начинается в зачатке поджелудочной железы не одновременно. У человека на 7-й неделе после оплодотворения выявляются единичные бета-клетки; глюкагон, соматостатин и панкреатический полипептид на этом сроке не выявляются [6] . У 8-ми недельных плодов позитивная реакция на инсулин и глюкагон обнаружена в единичных эпителиальных клетках протоков в центральной области тела железы.

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.

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 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).

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.

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.