Bukspottkörtelns endokrina funktion

Bukspottkörteln är belägen på bukhålans bakvägg, bakom magsäcken, i nivå med L1-L2 och sträcker sig från tolvfingertarmen till mjältehilum. Dess längd är cirka 15 cm och vikten är cirka 100 g. Bukspottkörteln har ett huvud beläget i tolvfingertarmen, en kropp och en svans som når mjältehilum och ligger retroperitonealt. Blodförsörjningen till bukspottkörteln sker via mjältvenen och arteria mesenterica superior. Venöst blod kommer in i mjältvenen och vena mesenterica superior. Bukspottkörteln innerveras av sympatiska och parasympatiska nerver, vars terminala fibrer är i kontakt med cellmembranet i öarna.

Bukspottkörteln har exokrina och endokrina funktioner. De senare utförs av Langerhans öar, som utgör cirka 1–3 % av körtelns massa (från 1 till 1,5 miljoner). Diametern på varje ö är cirka 150 µm. En ö innehåller 80 till 200 celler. Det finns flera typer av dem, beroende på deras förmåga att utsöndra polypeptidhormoner. A-celler producerar glukagon, B-celler producerar insulin och D-celler producerar somatostatin. Ett antal öceller har också upptäckts, vilka antas producera vasoaktiv interstitiell polypeptid (VIP), gastrointestinal peptid (GIP) och pankreatisk polypeptid. B-celler är lokaliserade i mitten av ön, och resten är belägna i dess periferi. Huvuddelen av massan – 60 % av cellerna – är B-celler, 25 % – A-celler, 10 % – D-celler och resten – 5 % av massan.

Insulin bildas i B-celler från dess prekursor, proinsulin, som syntetiseras på ribosomerna i det grova endoplasmatiska retikulum. Proinsulin består av 3 peptidkedjor (A, B och C). A- och B-kedjorna är sammankopplade med disulfidbryggor, och C-peptiden länkar samman A- och B-kedjorna. Proinsulins molekylvikt är 9 000 dalton. Syntetiserat proinsulin går in i Golgi-apparaten, där det bryts ner av proteolytiska enzymer till en C-peptidmolekyl med en molekylvikt på 3 000 dalton och en insulinmolekyl med en molekylvikt på 6 000 dalton. Insulins A-kedja består av 21 aminosyrarester, B-kedjan 30 och C-peptiden 27-33. Proinsulins prekursor i dess biosyntesprocessen är preproinsulin, vilket skiljer sig från det förra genom närvaron av en annan peptidkedja bestående av 23 aminosyror och fäst vid den fria änden av B-kedjan. Preproinsulins molekylvikt är 11 500 dalton. Det omvandlas snabbt till proinsulin på polysomer. Från Golgi-apparaten (lamellärt komplex) kommer insulin, C-peptid och delvis proinsulin in i vesiklarna, där det förra binder till zink och avsätts i kristallint tillstånd. Under påverkan av olika stimuli rör sig vesiklarna till det cytoplasmatiska membranet och frisätter insulin i löst form till det prekapillära utrymmet genom emyocytos.

Den kraftfullaste stimulatorn för dess utsöndring är glukos, som interagerar med receptorer i det cytoplasmatiska membranet. Insulinresponsen på dess effekt är tvåfasig: den första fasen - snabb - motsvarar frisättningen av reserver av syntetiserat insulin (1:a poolen), den andra - långsam - kännetecknar hastigheten på dess syntes (2:a poolen). Signalen från det cytoplasmatiska enzymet - adenylatcyklas - överförs till cAMP-systemet och mobiliserar kalcium från mitokondrierna, vilket deltar i frisättningen av insulin. Förutom glukos har aminosyror (arginin, leucin), glukagon, gastrin, sekretin, pankreozymin, gastrisk hämmande polypeptid, neurotensin, bombesin, sulfanilamidläkemedel, beta-adrenerga stimulantia, glukokortikoider, STH, ACTH en stimulerande effekt på frisättningen och utsöndringen av insulin. Hypoglykemi, somatostatin, nikotinsyra, diazoxid, alfa-adrenerg stimulering, fenytoin och fenotiaziner hämmar utsöndringen och frisättningen av insulin.

Insulin i blodet är fritt (immunreaktivt insulin, IRI) och bundet till plasmaproteiner. Insulinnedbrytning sker i levern (upp till 80 %), njurar och fettvävnad under inverkan av glutationtransferas och glutationreduktas (i levern), insulinas (i njurarna) och proteolytiska enzymer (i fettvävnad). Proinsulin och C-peptid bryts också ned i levern, men mycket långsammare.

Insulin har flera effekter på insulinberoende vävnader (lever, muskler, fettvävnad). Det har ingen direkt effekt på njur- och nervvävnad, linsen och erytrocyter. Insulin är ett anabolt hormon som förbättrar syntesen av kolhydrater, proteiner, nukleinsyror och fett. Dess effekt på kolhydratmetabolismen uttrycks i ökad glukostransport in i celler i insulinberoende vävnader, stimulering av glykogensyntes i levern och hämning av glukoneogenes och glykogenolys, vilket orsakar en minskning av blodsockernivåerna. Insulinets effekt på proteinmetabolismen uttrycks i stimulering av aminosyratransport genom cellernas cytoplasmatiska membran, proteinsyntes och hämning av dess nedbrytning. Dess deltagande i fettmetabolismen kännetecknas av inkludering av fettsyror i triglycerider i fettvävnaden, stimulering av lipidsyntes och hämning av lipolys.

Insulinets biologiska effekt beror på dess förmåga att binda till specifika receptorer i cellmembranet. Efter att ha bindit till dem överförs signalen via ett enzym inbyggt i cellmembranet - adenylatcyklas - till cAMP-systemet, som med deltagande av kalcium och magnesium reglerar proteinsyntes och glukosutnyttjande.

Den basala koncentrationen av insulin, bestämd radioimmunologiskt, är 15–20 μU/ml hos friska individer. Efter en oral glukosbelastning (100 g) ökar nivån 5–10 gånger jämfört med initialnivån efter 1 timme. Insulinsekretionshastigheten på fastande mage är 0,5–1 U/h, och efter en måltid ökar den till 2,5–5 U/h. Insulinsekretionen ökar genom parasympatisk stimulering och minskar genom sympatisk stimulering.

Glukagon är en enkelkedjig polypeptid med en molekylvikt på 3485 dalton. Den består av 29 aminosyrarester. Den bryts ner i kroppen av proteolytiska enzymer. Glukagonsekretion regleras av glukos, aminosyror, mag-tarmhormoner och det sympatiska nervsystemet. Den förstärks av hypoglykemi, arginin, mag-tarmhormoner, särskilt pankreozymin, faktorer som stimulerar det sympatiska nervsystemet (fysisk aktivitet etc.) och en minskning av blodnivåerna av fria fettsyror.

Glukagonproduktionen hämmas av somatostatin, hyperglykemi och förhöjda nivåer av fria fettsyror i blodet. Glukagonhalten i blodet ökar vid dekompenserad diabetes mellitus och glukagonom. Halveringstiden för glukagon är 10 minuter. Det inaktiveras främst i lever och njurar genom att det splittras i inaktiva fragment under påverkan av enzymer som karboxypeptidas, trypsin, kymotrypsin etc.

Den huvudsakliga mekanismen för glukagons verkningsmekanism kännetecknas av en ökning av glukosproduktionen i levern genom att stimulera dess nedbrytning och aktivera glukoneogenes. Glukagon binder till hepatocytmembranreceptorer och aktiverar enzymet adenylatcyklas, vilket stimulerar bildandet av cAMP. Detta leder till ackumulering av den aktiva formen av fosforylas, som deltar i glukoneogenesprocessen. Dessutom hämmas bildandet av viktiga glykolytiska enzymer och frisättningen av enzymer involverade i glukoneogenesprocessen stimuleras. En annan glukagonberoende vävnad är fettvävnad. Genom att binda till adipocytreceptorer främjar glukagon hydrolysen av triglycerider med bildandet av glycerol och fria fettsyror. Denna effekt uppnås genom att stimulera cAMP och aktivera hormonkänsligt lipas. Ökad lipolys åtföljs av en ökning av fria fettsyror i blodet, deras inklusion i levern och bildandet av ketosyror. Glukagon stimulerar glykogenolys i hjärtmuskeln, vilket ökar hjärtminutvolymen, vidgar arterioler och minskar den totala perifera resistansen, minskar trombocytaggregationen, utsöndringen av gastrin, pankreazymin och pankreatiska enzymer. Bildningen av insulin, somatotropiskt hormon, kalcitonin, katekolaminer och utsöndringen av vätska och elektrolyter i urinen ökar under inverkan av glukagon. Dess basala nivå i blodplasma är 50-70 pg/ml. Efter intag av proteinrika livsmedel, under fasta, vid kronisk leversjukdom, kronisk njursvikt och glukagonom ökar glukagonhalten.

Somatostatin är en tetradekapeptid med en molekylvikt på 1600 dalton, bestående av 13 aminosyrarester med en disulfidbrygga. Somatostatin upptäcktes först i den främre hypotalamusen, och sedan i nervändar, synaptiska vesiklar, bukspottkörteln, mag-tarmkanalen, sköldkörteln och näthinnan. Den största mängden av hormonet bildas i den främre hypotalamusen och D-cellerna i bukspottkörteln. Somatostatins biologiska roll är att hämma utsöndringen av somatotropiskt hormon, ACTH, TSH, gastrin, glukagon, insulin, renin, sekretin, vasoaktiv gastrisk peptid (VGP), magsaft, pankreatiska enzymer och elektrolyter. Det minskar xylosabsorption, gallblåsans kontraktilitet, blodflödet i de inre organen (med 30-40%), tarmperistaltik och minskar även frisättningen av acetylkolin från nervändar och nervernas elektriska excitabilitet. Halveringstiden för parenteralt administrerat somatostatin är 1–2 minuter, vilket gör att vi kan betrakta det som ett hormon och en neurotransmittor. Många effekter av somatostatin medieras genom dess inverkan på ovannämnda organ och vävnader. Verkningsmekanismen på cellnivå är fortfarande oklar. Somatostatinhalten i blodplasma hos friska individer är 10–25 pg/l och ökar hos patienter med typ I-diabetes mellitus, akromegali och D-cellstumör i bukspottkörteln (somatostatinom).

Insulinets, glukagonets och somatostatins roll i homeostasen. Insulin och glukagon spelar huvudrollen i kroppens energibalans och upprätthåller den på en viss nivå i kroppens olika tillstånd. Under fasta minskar insulinnivån i blodet och glukagon ökar, särskilt på 3:e-5:e fastedagen (ungefär 3-5 gånger). Ökad glukagonsekretion orsakar ökad proteinnedbrytning i musklerna och ökar glukoneogenesprocessen, vilket hjälper till att fylla på glykogenreserverna i levern. Således upprätthålls en konstant glukosnivå i blodet, som är nödvändig för hjärnans, erytrocyternas och njurmärgens funktion, genom att öka glukoneogenesen och glykogenolysen, undertrycka glukosutnyttjandet av andra vävnader under påverkan av ökad glukagonsekretion och minska glukosförbrukningen av insulinberoende vävnader som ett resultat av minskad insulinproduktion. Under dagen absorberar hjärnvävnaden från 100 till 150 g glukos. Hyperproduktion av glukagon stimulerar lipolys, vilket ökar nivån av fria fettsyror i blodet, vilka används av hjärtat och andra muskler, lever och njurar som energimaterial. Under långvarig fasta blir ketosyror som bildas i levern också en energikälla. Under naturlig fasta (över natten) eller under långa uppehåll i matintaget (6–12 timmar) upprätthålls energibehovet hos insulinberoende vävnader i kroppen av fettsyror som bildas under lipolys.

Efter att ha ätit (kolhydrater) observeras en snabb ökning av insulinnivåerna och en minskning av glukagonnivåerna i blodet. Det förra orsakar en acceleration av glykogensyntesen och användningen av glukos av insulinberoende vävnader. Proteinrika livsmedel (till exempel 200 g kött) stimulerar en kraftig ökning av koncentrationen av glukagon i blodet (med 50-100%) och en obetydlig ökning av insulin, vilket bidrar till ökad glukoneogenes och en ökning av glukosproduktionen i levern.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]