Эндокринные клетки панкреатических островков
Поджелудочная железа считается одним из жизненно важных органов. Она не только активно участвует в процессе переваривания пищи, но и имеет эндокринные функции. Внутренняя секреция осуществляется благодаря специальным клеткам, расположенным в хвосте данного анатомического образования. Место, в котором вырабатываются гормоны поджелудочной железы, называется островок Лангерганса. Это анатомическое образование имеет огромное функциональное значение. Благодаря ему обеспечивается углеводный обмен.
Что такое островок Лангерганса: предназначение
Эндокринные клетки расположены по всему организму. Одним из мест их скопления является поджелудочная железа. Островки Лангерганса локализованы в хвостовой части органа. Они представляют собой клеточные скопления, вырабатывающие биологически активные вещества – гормоны. Значение островков Лангерганса огромное. Оно заключается в продукции нормального количества гормонов, необходимых для обменных процессов. Островки Лангерганса поджелудочной железы имеют следующие функции:
- Контроль гликемии.
- Регуляция активности ферментов.
- Участие в жировом обмене.
Благодаря нормальной работе островкового аппарата не развиваются такие состояния, как сахарный диабет и гипогликемия. Повреждение клеток возникает при острых и хронических воспалениях – панкреатитах.
Гистологическое строение островков
Островок Лангерганса был открыт в 19 веке. Он представляет собой сосредоточение эндокринных элементов. У детей эти образования занимают около 6 % от общей площади органа. К взрослому возрасту эндокринная часть уменьшается и составляет всего 2 %. В паренхиме хвоста находится около миллиона островков Лангерганса. Они имеют собственное обильное кровоснабжение и иннервацию. Каждый островок состоит из долек, которые покрывает соединительная ткань. Кроме того, она находится и снаружи эндокринных образований. Клетки внутри островков расположены в виде мозаики. Активность эндокринных скоплений обеспечивают блуждающий и симпатический нервы. В центре дольки располагаются инсулярные клетки. Они снижают уровень глюкозы в крови. В периферической части долек находятся альфа- и дельта-клетки. Первые вырабатывают контринсулярный гормон – глюкагон. Вторые необходимы для регуляции эндокринной и экзокринной активности.
Какие существуют клетки островков Лангерганса?
В островках Лангерганса вырабатывается несколько видов клеток. Все они участвуют в выделении биологически активных веществ – пептидов и гормонов. Большая часть островков Лангерганса представлена бета-клетками. Они располагаются в центре каждой дольки. Эти клетки очень важны, так как они вырабатывают инсулин.
Вторыми по значимости считаются альфа-клетки поджелудочной железы. Они занимают четверть площади островка. Альфа-клетки необходимы для продуцирования глюкагона. Этот гормон является антагонистом инсулина.
В периферийной части островков Лангерганса вырабатываются РР- и дельта-клетки. Количество первых составляет около 1/20 части. Функция данных образований – выработка полипептида поджелудочной железы. Дельта-клетки необходимы, чтобы продуцировать соматостатин. Данное вещество участвует в регуляции обмена углеводов.
Островковые клетки сложно поддаются регенеративным процессам. Поэтому при повреждении этих структур восстановить их функцию часто невозможно.
Гормональная активность островков Лангерганса
Несмотря на то, что островок Лангерганса имеет небольшой размер и занимает лишь малую часть поджелудочной железы, значение этого фрагмента велико. В нём происходит образование важнейших гормонов, участвующих в обменных процессах. Островки Лангерганса вырабатывают инсулин, глюкагон, соматостатин и панкреатический полипептид.
Первые 2 гормона необходимы для жизнедеятельности. Инсулин запускает процесс распада на глюкозы на более мелкие молекулярные соединения. В результате уровень сахара в крови снижается. Помимо этого инсулин участвует в обмене жиров. Благодаря действиям этого гормона в печени и мышечной ткани накапливается гликоген. Инсулин оказывает анаболический эффект на общий обмен веществ, то есть ускоряет все процессы.
Обратным действием обладает глюкагон. Этот гормон вырабатывается в меньшем количестве по сравнению с инсулином. Он участвует в глюконеогенезе. Сахар необходим в организме, так как является источником энергии.
Соматостатин регулирует выработку пищеварительных ферментов и гормонов. Под воздействием этого вещества снижается выработка глюкагона и инсулина. РР-клеток в островках Лангерганса очень мало, однако панкреатический полипептид для организма необходим. Он участвует в регуляции секреции пищеварительных желез (печени, желудка). При недостаточности гормональной активности развиваются тяжелые заболевания.
Поражение эндокринной части поджелудочной железы
Нарушение деятельности островковых клеток может произойти по разным причинам. Зачастую недостаточность этих структур относится к врожденным аномалиям (генетическим патологиям). Приобретённое поражение островков Лангерганса развивается вследствие вирусных и бактериальных инфекций, хронической алкогольной интоксикации, неврологических заболеваний.
Недостаточность инсулина приводит к сахарному диабету 1-го типа. Эта болезнь возникает в детском и молодом возрасте. Повышение глюкозы в крови приводит к поражению сосудов и нервов. При дефиците других островковых клеток развивается гипогликемическое состояние, повышенная продукция пищеварительных соков. Усиленная выработка гормонов возникает при доброкачественных опухолях хвоста поджелудочной железы.
Пересадка островков Лангерганса
Методом лечения сахарного диабета является заместительная терапия инсулином. В последние годы разрабатываются альтернативные способы. К ним относятся внедрение искусственной поджелудочной железы и пересадка островковых клеток. На практике оказалось, что гормонпродуцирующие структуры приживаются в новом организме. При этом углеводный обмен может полностью восстановиться. Пересадка островков Лангерганса еще не получила широкого применения в практике.
Эндокринную функцию в поджелудочной железе выполняют скопления клеток эпителиального происхождения, получившие название островков Лангерганса и составляющие всего 1 —2 % массы поджелудочной железы — экзокринного органа, образующего панкреатический пищеварительный сок. Количество островков в железе взрослого человека очень велико и составляет от 200 тысяч до полутора миллионов.
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.
Рис. 6.21. Функциональная организация островков Лангерганса как «мини-органа». Сплошные стрелки — стимуляция, пунктирные — подавление гормональных секретов. Ведущий регулятор — глюкоза — при участии кальция стимулирует секрецию инсулина р-клетками и, напротив, тормозит секрецию глюкагона альфа-клетками. Всасывающиеся в желудке и кишечнике аминокислоты являются стимуляторами функции всех клеточных элементов «мини-органа». Ведущий «внутриорганный» ингибитор секреции инсулина и глюкагона — соматостатин, активация его секреции происходит под влиянием всасывающихся в кишечнике аминокислот и гастроинтестинальных гормонов при участии ионов Са2+. Глюкагон является стимулятором секреции как соматостатина, так и инсулина.
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. Эта функциональная взаимосвязь нашла отражение в термине «гастро-энтеро-панкреатическая система».
 |
Наши научные разработки сегодня применяются для восстановления здоровья спортсменов во всех видах спорта. Многолетние исследования в спорте высших достижений, доказали высокую степень эффективности методик, которые помогают спортсменам побеждать и выигрывать, сохраняя при этом самое ценное – здоровье. Сегодня эти оздоровительные методы должны быть доступны всем людям. Доктор биологических наук, физиолог Анатолий Шевцов |
 |
Санкт-Петербург, Каменноостровский пр-т 54/31 |
Панкреатические островки
Эндокринная часть поджелудочной железы состоит из 1-2 млн. островков, называемых островками Лангерганса (панкреатические островки). Круглые, иногда овальные островки лежат внутри ткани поджелудочной железы и состоят из железистых клеток, окруженных многочисленными капиллярами.
Наиболее важными гормонами, здесь вырабатывающимися, являются инсулин, глюкагон и соматостатин. Инсулин и глюкагон действуют противоположным образом (антагонисты), в то время как соматостатин обладает паракринной функцией, подавляя высвобождение как инсулина, так и глюкагона, снижая таким образом использование питательных веществ, всасываемых в кишечнике.
Около 60% клеток островков (инсулоцитов) образует инсулин, 25% – глюкагон, 15% – соматостатин Инсулин и глюкагон являются основными гормонами, регулирующими углеводный обмен. Инсулин способствует откладыванию поглощенных питательных веществ в форме гликогена или жиров, в то время как глюкагон мобилизует энергетические резервы во время голодания или стрессовых ситуаций. К тому же эти два гормона регулируют концентрацию глюкозы в крови, поддерживая ее по возможности на постоянном уровне (60-100 мг глюкозы на 100 мл крови). Инсулин способствует синтезу гликогена в печени и облегчает поглощение глюкозы в клетках, понижая уровень сахара в крови. Действие глюкагона заключается в разложении гликогена до глюкозы в печени с повышением уровня сахара в крови.
Снижение функции панкреатических островков
Недостаточная физиологическая активность инсулина, образованного клетками панкреатических островков, является причиной сахарного диабета, очень распространенной болезни обмена веществ. Две наиболее распространенные его формы называются диабетом I и II типа. Диабет I типа (в 5% случаев) обычно начинается в детстве и требует лечения инсулином в течение всей жизни, так как клетки, образующие инсулин, разрушаются вследствие аутоиммунного процесса.
Диабет типа II (в 90% случаев) проявляется позже (в возрасте 35 лет и старше) и возникает из-за нарушения ответа периферических тканей на действие инсулина (резистенстность, или устойчивость, к инсулину). При сахарном диабете любого типа уменьшенное поглощение глюкозы внутрь клеток из кровотока приводит к повышению концентрации глюкозы в крови. Поэтому глюкоза не может больше таким образом поддерживать энергетические потребности клеток, а увеличивается использование других энергетических источников, таких как жирные кислоты и эндогенные белки.
В результате происходит нарушение липидного обмена веществ, при котором жир откладывается на стенках кровеносных сосудов, что приводит к раннему началу и быстрому развитию артериоскероза, который, в свою очередь, служит причиной ишемии множества систем органов.
Другим следствием гипергликемии является выделение повышенного количества глюкозы с мочой. Это приводит к осмотическому диурезу, который обнаруживается как чрезвычайно высокий объем выведения мочи (полиурия). Значительная потеря жидкости приводит к ненормально сильной жажде и к возмещающему ее потреблению больших объемов жидкости (повышенная жажда, полидипсия). При тяжелых формах диабета кислые метаболические продукты, такие как кетоновые тела, могут опасно повысить кислотность крови.
При отсутствии лечения это может стать причиной острого состояния, опасного для жизни и характеризующегося редким очень глубоким дыханием (дыхание Куссмауля), судорогами и потерей сознания, т.е. диабетической комы. Курс лечения сахарного диабета включает строгие ограничения в потреблении углеводов и регулярный прием инсулина. Если не контролировать в достаточной мере концентрацию глюкозы в крови, хроническая гипергликемия может привести к тяжелым поздним осложнениям.
Курсы массажа от профессионалов
в Санкт-Петербурге!
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
