Человеческий организм совершенное творение. Имеет внутренние органы, обладающие уникальными комплексами функций. Одним из таких тонких, точных по функционированию и важнейшим для поддержания здорового долголетия органов является поджелудочная железа - генератор гормонов и панкреатического сока. Важно иметь представление об устройстве, чтобы восстановить ее функции.
Структуры поджелудочной железы (островки Лангерганса)
Орган с распределенной многообразной альвеолярно-трубчатой структурой имеет железистые элементы, которые выполняют уникальные внутри- и вешнесекреторные функции. Он располагается позади желудка в брюшной полости, его масса до 80 г. Соединительная ткань разделяет железу на доли перегородками.
В них размещаются сосуды кровеносной системы и выходящие каналы. Внутри долей располагаются отделы экзокринной секреции (включают до 97% всего числа клеточных структур) и эндокринные образования (островки Лангерганса). Значительной экзокринной частью органа периодически в двенадцатиперстную кишку выделяется панкреатический сок, содержащий пищеварительные ферменты.
За внутрисекреторную и внешнесекреторную функции отвечают клеточные скопления (от 1 до 2 миллионов) размером от 0,1 до 0,3 мм. Каждое из них имеет в составе по 20 – 40 шт. Каждой клеткой вырабатываются в кровь гормоны инсулин, глюкагон и пр., управляющие липидным и углеводным обменом. Данная особенность обеспечивается разветвленной системой капилляров и мелких сосудов, пронизывающих их объединения.
Чаще это островки шарообразной формы, встречаются диффузные скопления в виде тяжей, все они не имеют выводящих протоков. , выделяемые поджелудочной железой, управляют процессом пищеварения и регулируют состав и уровень питательных веществ, поступающих в кровь. Таким образом, объединяясь в пределах одного органа, внутрисекреторные и внешнесекреторные клеточные компоненты работают как единое целое. В составе обособленных островных скоплений размещаются эндокринные клеточные структуры пяти типов, обеспечивающие продуцирование уникальных гормонов.
Альфа-клетки
Размещаются в пределах периферийных скоплений. Они составляют около 1/4 всех клеток органа и содержат в своих гранулах глюкагон. Их функция - генерирование гормона глюкагон, который, в отличие от формируемого железой инсулина, используется для запуска на внутренних рецепторах клеточных структур (200 000 ед. рецепторов на одну клеточную структуру) печени преобразования гликогено-полимерных молекул сахаров в глюкозу. Последняя, являясь носителем энергии, выводится в кровоток. Данная функция реализуется непрерывно для обеспечения организма энергией.
Бета-клетки
Являются центральными скоплениями. Бета клетки поджелудочной железы составляют около 3/4 всех клеточных структур органа и содержат инсулин. Их функция - генерирование гормона инсулин, который, в отличие от формируемого железой глюкагона, используется для запуска на внутренних рецепторах клеточных структур (150 000 ед. рецепторов на одну) печени преобразования глюкозы в полимерные молекулы гликогена. Данное вещество, являясь запасенной энергией, выводится из кровотока.
Таким образом количество сахара в крови нормализуется инсулином. Недостаточное производство инсулина ведет к сохранению повышенного уровня сахара и диабету. Его признаком являются антитела к бета клеткам поджелудочной железы (диабет 1-го типа), обнаруженные в анализах крови. Они снижают производство инсулина, нарушая в крови его баланс с гликогеном. У здорового человека эти антитела в крови отсутствуют.
Дельта-клетки
Они составляют до 1/10 всех клеточных структур органа. Клетки вырабатывают гормон соматостатин, подавляющий секреторную активность генерирования гормонов. В частности, им снижаются выделения глюкагона и инсулина, а также - экзокринные выделения соков для пищеварения и моторика системы пищеварения.
Вип-клетки
Они имеют сокращенное присутствие в органе. В клетках формируется вазоинтестинальный пептид, косвенно улучшающий кровоток, секрецию органа. Им расширяются просветы сосудов, понижается давление в артериях, угнетается формирование слизистой оболочки желудка соляной кислоты, активируется генерирование железой гормонов-антагонистов - инсулина и глюкагона.
Поджелудочная железа — вторая по величине железа , ее масса 60-100 г, длина 15-22 см.
Эндокринная активность поджелудочной железы осуществляется островками Лангерганса, которые состоят из разного типа клеток. Примерно 60% островкового аппарата поджелудочной железы составляют β-клетки. Они продуцируют гормон инсулин , который влияет на все виды обмена веществ, но прежде всего снижает уровень глюкозы в .
Таблица. Гормоны поджелудочной железы
Инсулин (полипептид) — это первый белок, полученный синтетически вне организма в 1921 г. Бейлисом и Банти.
Инсулин резко повышает проницаемость мембраны мышечных и жировых клеток для глюкозы. Вследствие этого скорость перехода глюкозы внутрь этих клеток увеличивается примерно в 20 раз по сравнению с переходом глюкозы в клетки в отсутствие инсулина. В мышечных клетках инсулин способствует синтезу гликогена из глюкозы, а в жировых клетках — жира. Под влиянием инсулина возрастает проницаемость и для аминокислот, из которых в клетках синтезируются белки.
Рис. Основные гормоны, влияющие на уровень глюкозы крови
Второй гормон поджелудочной железы глюкагон — выделяется а-клетками островков (примерно 20%). Глюкагон по химической природе полипептид, а по физиологическому воздействию антагонист инсулина. Глюкагон усиливает распад гликогена в печени и повышает уровень глюкозы в плазме крови. Глюкагон способствует мобилизации жира из жировых депо. Подобно глюкагону действует ряд гормонов: СТГ, глюкокортиконды, адреналин, тироксин.
Таблица. Основные эффекты инсулина и глюкагона
|
Вид обмена |
Инсулин |
Глюкагон |
|
Углеводный |
Повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы и ее утилизацию (гликолиз) Стимулирует синтез гликогена Угнетает глюконеогенез Снижает уровень глюкозы крови |
Стимулирует гликогенолиз и глюконеогенез Оказывает контринсулярное действие Повышает уровень глюкозы крови |
|
Белковый |
Стимулирует анаболизм |
Стимулирует катаболизм |
|
Угнетает липолиз Уменьшается количество кетоновых тел в крови |
Стимулирует липолиз Повышается количество кетоновых тел в крови |
Третий гормон поджелудочной железы - соматостатин выделяется 5-клетками (примерно 1-2%). Соматостатин подавляет освобождение глюкагона и всасывание глюкозы в кишечнике.
Гипер- и гипофункция поджелудочной железы
При гипофункции поджелудочной железы возникает сахарный диабет. Он характеризуется целым рядом симптомов, возникновение которых связано с увеличением сахара в крови - гипергликемией. Повышенное содержание глюкозы в крови, а следовательно, и в клубочковом фильтрате приводит к тому, что эпителий почечных канальцев не реабсорбирует глюкозу полностью, поэтому она выделяется с мочой (глюкозурия). Возникает потеря сахара с мочой — сахарное мочеиспускание.
Количество мочи увеличено (полиурия) от 3 до 12, а в редких случаях до 25 л. Это связано с тем, что нереабсорбированная глюкоза повышает осмотическое давление мочи, которое удерживает в ней воду. Вода недостаточно всасывается канальцами, и количество выделяемой почками мочи оказывается увеличенным. Обезвоживание организма вызывает у больных диабетом сильную жажду, что приводит к обильному приему воды (около 10 л). В связи с выведением глюкозы с мочой резко увеличивается расходование белков и жиров в качестве веществ, обеспечивающих энергетический обмен организма.
Ослабление окисления глюкозы приводит к нарушению обмена жиров. Образуются продукты неполного окисления жиров — кетоновые тела, что приводит к сдвигу крови в кислую сторону — ацидозу. Накопление кетоновых тел и ацидоз могут вызвать тяжелое, угрожающее смертью состояние - диабетическую кому , которая протекает с потерей сознания, нарушением дыхания и кровообращения.
Гиперфункция поджелудочной железы — очень редкое заболевание. Избыточное содержание инсулина в крови вызывает резкое снижение сахара в ней - гипогликемию , что может привести к потере сознания - гипогликемическая кома. Это объясняется тем, что ЦНС очень чувствительна к недостатку глюкозы. Введение глюкозы снимает все эти явления.
Регуляция функции поджелудочной железы. Выработка инсулина регулируется механизмом отрицательной обратной связи в зависимости от концентрации глюкозы в плазме крови. Повышенное содержание глюкозы в крови способствует увеличению выработки инсулина; в условиях гипогликемии образование инсулина, наоборот, тормозится. Продукция инсулина может возрастать при стимуляции блуждающего нерва.
Эндокринная функция поджелудочной железы
Поджелудочная железа (масса у взрослого человека 70- 80 г) имеет смешанную функцию. Ацинозная ткань железы вырабатывает пищеварительный сок, который выводится в просвет двенадцатиперстной кишки. Эндокринную функцию в поджелудочной железе выполняют скопления (от 0,5 до 2 млн) клеток эпителиального происхождения, получившие название островков Лангерганса (Пирогова — Лангерганса) и составляющие 1-2% от ее массы.
Паракринная регуляция клеток островков Лангерганса
В островках имеются несколько видов эндокринных клеток:
- а-клетки (около 20%), образующие глюкагон;
- β-клетки (65-80%), синтезирующие инсулин;
- δ-клетки (2-8%), синтезирующие соматостатин;
- РР-клетки (менее 1%), продуцирующие панкреатический полипептид.
У детей младшего возраста имеются G-клетки, вырабатывающие гастрины. Основными гормонами поджелудочной железы, регулирующими обменные процессы, являются инсулин и глюкагон.
Инсулин — полипептид, состоящий из 2 цепей (А-цепь состоит из 21 аминокислотного остатка и В-цепь — из 30 аминокислотных остатков), связанных между собой дисульфидными мостиками. Инсулин транспортируется кровью преимущественно в свободном состоянии и его содержание составляет 16-160 мкЕД/мл (0,25-2,5 нг/мл). За сутки (3-клетки взрослого здорового человека продуцируют 35-50 Ед инсулина (примерно 0,6-1,2 Ед/кг массы тела).
Таблица. Механизмы транспорта глюкозы в клетку
|
Тип ткани |
Механизм |
|
Инсулинзависимые |
Для транспорта глюкозы в мембране клетки необходим белок-переносчик ГЛЮТ-4 Под влиянием инсулина данный белок перемещается из цитоплазмы в плазматическую мембрану и глюкоза поступает в клетку путем облегченной диффузии Стимуляция инсулином приводит к увеличению скорости поступления глюкозы внутрь клетки в 20 40 раз наибольшей степени от инсулина зависит транспорт глюкозы в мышечной и жировой тканях |
|
Инсулинонезависимые |
В мембране клетки расположены различные белки- переносчики глюкозы (ГЛЮТ-1, 2, 3, 5, 7), которые встраиваются в мембрану независимо от инсулина С помощью этих белков путем облегченной диффузии глюкоза транспортируется в клетку по градиенту концентрации К инсулинонезависимым тканям относятся: мозг, эпителий ЖКТ, эндотелии, эритроциты, хрусталик, р-клетки островков Лангерганса, мозговое вещество почек, семенные везикулы |
Секреция инсулина
Секреция инсулина подразделяется на базальную, имеющую выраженный , и стимулированную пищей.
Базальная секреция обеспечивает оптимальный уровень глюкозы в крови и анаболических процессов в организме во время сна и в интервалах между приемом пищи. Она составляет около 1 ЕД/ч и на нее приходится 30-50% суточной секреции инсулина. Базальная секреция существенно снижается при длительной физической нагрузке или голодании.
Секреция, стимулированная пищей, — это усиление базальной секреции инсулина, вызванное приемом пищи. Ее объем составляет 50-70% от суточной. Эта секреция обеспечивает поддержание уровня глюкозы в крови в условиях се дополнительного поступления из кишечника, дает возможность се эффективного поглощения и утилизации клетками. Выраженность секреции зависит от времени суток, имеет двухфазный характер. Количество секретируемого в кровь инсулина примерно соответствует количеству принятых углеводов и составляет на каждые 10-12 г углеводов 1-2,5 Ед инсулина (утром 2-2,5 Ед, в обед — 1-1,5 Ед, вечером — около 1 Ед). Одной из причин такой зависимости секреции инсулина от времени суток является высокий уровень в крови контринсулярных гормонов (прежде всего кортизола) утром и его снижение к вечеру.
Рис. Механизм секреции инсулина
Первая (острая) фаза стимулированной секреции инсулина длится недолго и связана с экзоцитозом β-клетками гормона, уже накопленного в период между приемами пищи. Она обусловлена стимулирующим влиянием на β-клетки не столько глюкозы, сколько гормонов желудочно-кишечного тракта — гастрина, энтероглюкагона, глицентина, глюкагонподобного пептида 1, секретируемых в кровь во время приема пищи и пищеварения. Вторая фаза секреции инсулина обусловлена стимулирующим секрецию инсулина действием на р-клетки уже самой глюкозой, уровень которой в крови повышается в результате ее всасывания. Это действие и повышенная секреция инсулина продолжаются до тех пор, пока уровень глюкозы не достигнет нормального для данного человека, т.е. 3,33- 5,55 ммоль/л в венозной крови и 4,44 — 6,67 ммоль/л в капиллярной крови.
Инсулин действует на клетки-мишени, стимулируя 1-TMS-мембранные рецепторы, обладающие тирозинкиназной активностью. Основными клетками-мишенями инсулина являются гепатоциты печени, миоциты скелетной мускулатуры, адипоциты жировой ткани. Один из его важнейших эффектов — снижение уровня глюкозы в крови, инсулин реализует через усиление поглощения глюкозы из крови клетками-мишенями. Это достигается за счет активации работы в них трансмебранных переносчиков глюкозы (GLUT4), встраиваемых в плазматическую мембрану клеток-мишеней, и повышения скорости переноса глюкозы из крови в клетки.
Метаболизируется инсулин на 80% в печени, остальная часть в почках и в незначительном количестве в мышечных и жировых клетках. Период его полувыведения из крови — около 4 мин.
Основные эффекты инсулина
Инсулин является анаболическим гормоном и оказывает ряд эффектов на клетки-мишени различных тканей. Уже упоминалось, что один из основных его эффектов — понижение в крови уровня глюкозы реализуется за счет усиления ее поглощения клетками-мишенями, ускорения в них процессов гликолиза и окисления углеводов. Понижению уровня глюкозы способствует стимулирование инсулином синтеза гликогена в печени и в мышцах, подавление глюконеогенеза и гликогенолиза в печени. Инсулин стимулирует поглощение клетками-мишенями аминокислот, уменьшает катаболизм и стимулирует синтез белка в клетках. Он стимулирует также превращение в жиры глюкозы, накопление в адипоцитах жировой ткани триацилглицеролов и подавляет в них липолиз. Таким образом, инсулин оказывает общее анаболическое действие, усиливая в клетках-мишенях синтез углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот.
Инсулин оказывает на клетки и ряд других эффектов, которые в зависимости от скорости проявления делят на три группы. Быстрые эффекты реализуются через секунды после связывания гормона с рецептором, например поглощение глюкозы, аминокислот, калия клетками. Медленные эффекты развертываются через минуты от начала действия гормона — ингибирование активности ферментов катаболизма белков, активация синтеза белков. Отсроченные эффекты инсулина начинаются через часы после его связывания с рецепторами — транскрипция ДНК, трансляция мРНК, ускорение роста и размножения клеток.
Рис. Механизм действия инсулина
Основным регулятором базальной секреции инсулина является глюкоза. Повышение ее содержания в крови до уровня выше 4,5 ммоль/л сопровождается увеличением секреции инсулина по следующему механизму.
Глюкоза → облегченная диффузия с участием белка-транспортера GLUT2 в β-клетку → гликолиз и накопление АТФ → закрытие чувствительных к АТФ калиевых каналов → задержка выхода, накопление ионов К+ в клетке и деполяризация ее мембраны → открытие потенциалзависимых кальциевых каналов и поступление ионов Са 2+ в клетку → накопление ионов Са2+ в цитоплазме → усиление экзоцитоза инсулина. Секрецию инсулина стимулируют тем же способом при повышении уровней в крови галактозы, маннозы, β-кетокислоты, аргинина, лейцина, аланина и лизина.
Рис. Регуляция секреции инсулина
Гиперкалиемия, производные сульфонилмочевины (лекарственные средства для лечения сахарного диабета типа 2), блокируя калиевые каналы плазматической мембраны β-клеток, повышают их секреторную активность. Повышают секрецию инсулина: гастрин, секретин, энтероглюкагон, глицентин, глюкагонподобный пептид 1, кортизол, гормон роста, АКТГ. Увеличение секреции инсулина ацетилхолином наблюдается при активации парасимпатического отдела АНС.
Торможение секреции инсулина наблюдается при гипогликемии, под действием соматостатина, глюкагона. Тормозным действием обладают катехоламины, высвобождаемые при повышении активности СНС.
Глюкагон - пептид (29 аминокислотных остатков), образуемый а-клетками островкового аппарата поджелудочной железы. Транспортируется кровью в свободном состоянии, где его содержание составляет 40-150 пг/мл. Оказывает свои эффекты на клетки-мишени, стимулируя 7-ТМS-рецепторы и повышая в них уровень цАМФ. Период полураспада гормона — 5-10 мин.
Контринсулярное действие глюкогона:
- Стимулирует β-клетки островков Лангерганса, увеличивая секрецию инсулина
- Активирует инсулиназу печени
- Оказывает антагонистические эффекты на метаболизм
Схема функциональной системы, поддерживающей оптимальный для метаболизма уровень глюкозы крови
Основные эффекты глюкагона в организме
Глюкагон является катаболическим гормоном и антагонистом инсулина. В противоположность инсулину он повышает содержание глюкозы в крови за счет усиления гликогенолиза, подавления гликолиза и стимуляции глюконеогенеза в гепатоцитах печени. Глюкагон активирует липолиз, вызывает усиленное поступление жирных кислот из цитоплазмы в митохондрии для их β-окисления и образования кетоновых тел. Глюкагон стимулирует катаболизм белков в тканях и увеличивает синтез мочевины.
Секреция глюкагона усиливается при гипогликемии, снижении уровня аминокислот, гастрином, холецистокинином, кортизолом, гормоном роста. Усиление секреции наблюдается при повышении активности и стимуляции катехоламинами β-АР. Это имеет место при физической нагрузке, голодании.
Секреция глюкагона угнетается при гипергликемии, избытке жирных кислот и кетоновых тел в крови, а также под действием инсулина, соматостатина и секретина.
Нарушения эндокринной функции поджелудочной железы могут проявляться в виде недостаточной или избыточной секреции гормонов и приводить к резким нарушениям гомеостаза глюкозы — развитию гипер- или гипогликемии.
Гипергликемия - это повышение содержания глюкозы в крови. Она может быть острой и хронической.
Острая гипергликемия чаще всего является физиологической, так как обусловлена обычно поступлением глюкозы в кровь после еды. Ее продолжительность обычно не превышает 1-2 ч вследствие того, что гипергликемия подавляет выделение глюкагона и стимулирует секрецию инсулина. При увеличении содержания глюкозы в крови выше 10 ммоль/л, она начинает выводиться с мочой. Глюкоза является осмотически активным веществом, и ее избыток сопровождается повышением осмотического давления крови, что может привести к обезвоживанию клеток, развитию осмотического диуреза и потере электролитов.
Хроническая гипергликемия, при которой повышенный уровень глюкозы в крови сохраняется часы, сутки, недели и более, может вызывать повреждение многих тканей (в особенности кровеносных сосудов) и поэтому рассматривается как предпатологическое и (или) патологическое состояние. Она является характерным признаком целой группы заболеваний обмена веществ и нарушения функций эндокринных желез.
Одним из наиболее распространенных и тяжелых среди них является сахарный диабет (СД), которым страдают 5-6% населения. В экономически развитых странах число больных СД каждые 10-15 лет удваивается. Если СД развивается вследствие нарушения секреции инсулина β-клетками, то его называют сахарным диабетом 1-го типа — СД-1. Заболевание может развиться также и при понижении эффективности действия инсулина на клетки-мишени у людей старшего возраста, и его называют сахарный диабет 2-го типа- СД-2. При этом снижается чувствительность клеток-мишеней к действию инсулина, которая может сочетаться с нарушением секреторной функции р-клеток (выпадение 1-й фазы пищевой секреции).
Общим признаком СД-1 и СД-2 являются гипергликемия (повышение уровня глюкозы в венозной крови натощак выше 5,55 ммоль/л). Когда уровень глюкозы в крови повышается до 10 ммоль/л и более, глюкоза появляется в моче. Она повышает осмотическое давление и объем конечной мочи и это сопровождается полиурией (увеличением частоты и объема выделяемой мочи до 4-6 л/сут). У больного развивается жажда и повышенное потребление жидкостей (полидипсия) вследствие повышения осмотического давления крови и мочи. Гипергликемия (особенно при СД-1) часто сопровождается накоплением продуктов неполного окисления жирных кислот — оксимасляной и ацетоуксусной кислот (кетоновых тел), что проявляется появлением характерного запаха выдыхаемого воздуха и (или) мочи, развитием ацидоза. В тяжелых случаях это может стать причиной нарушения функции ЦНС — развития диабетической комы, сопровождаемой потерей сознания и гибелью организма.
Избыточное содержание инсулина (например, при заместительной инсулинотерапии или стимуляции его секреции препаратами сульфанилмочевины) ведет к гипогликемии. Ее опасность состоит в том, что глюкоза служит основным энергетическим субстратом для клеток мозга и при понижении ее концентрации или отсутствии нарушается работа мозга из-за нарушения функции, повреждения и (или) гибели нейронов. Если пониженный уровень глюкозы сохраняется достаточно долго, то может наступить смерть. Поэтому гипогликемия при снижении содержания глюкозы в крови менее 2,2-2,8 ммоль/л) рассматривается как состояние, при котором врач любой специальности должен оказать больному первую медицинскую помощь.
Гипогликемию принято делить на реактивную, возникающую после еды и натощак. Причиной реактивной гипогликемии является повышенная секреция инсулина после приема пищи при наследственном нарушении толерантности к сахарам (фруктозе или галактозе) или изменении чувствительности к аминокислоте лейцин, а также у больных с инсулиномой (опухолью β-клеток). Причинами гипогликемии натощак могут быть — недостаточность процессов гликогенолиза и (или) глюконеогенеза в печени и почках (например, при дефиците контринсулярных гормонов: глюкагона, катехоламинов, кортизола), избыточная утилизация глюкозы тканями, передозировка инсулина и др.
Гипогликемия проявляется двумя группами признаков. Состояние гипогликемии является для организма стрессом, в ответ на развитие которого повышается активность симпатоадреналовой системы, в крови возрастает уровень катехоламинов, которые вызывают тахикардию, мидриаз, дрожь, холодный пот, тошноту, ощущение сильного голода. Физиологическая значимость активации гипогликемией симпатоадреналовой системы заключается во включении в действие нейроэндокринных механизмов катехоламинов для быстрой мобилизации глюкозы в кровь и нормализации ее уровня. Вторая группа признаков гипогликемии связана с нарушением функции ЦНС. Они проявляются у человека снижением внимания, развитием головной боли, чувства страха, дезориентацией, нарушением сознания, судорогами, преходящими параличами, комой. Их развитие обусловлено резким недостатком энергетических субстратов в нейронах, которые не могут получать в достаточном количестве АТФ при недостатке глюкозы. Нейроны не располагают механизмами депонирования глюкозы в виде гликогена, подобно гепатоцитам или миоцитам.
Врач (в том числе стоматолог) должен быть готов к таким ситуациям и уметь оказать первую медицинскую помощь больным СД в случае гипогликемии. Прежде чем приступить к лечению зубов, необходимо выяснить, какими заболеваниями страдает пациент. При наличии у него СД надо расспросить пациента об его диете, используемых дозах инсулина и обычной физической нагрузке. Следует помнить, что стресс, испытываемый во время лечебной процедуры, является дополнительным риском развития гипогликемии у больного. Таким образом, врач-стоматолог должен иметь наготове сахар в любом виде — пакетики сахара, конфеты, сладкий сок или чай. При появлении у больного признаков гипогликемии, нужно немедленно прекратить лечебную процедуру и если больной в сознании, то дать ему сахар в любой форме через рот. Если состояние пациента ухудшается, следует незамедлительно принять меры для оказания эффективной врачебной помощи.
Каждый островок Лангерганса выполняет очень и очень важную роль для всего организма. Основная его роль - это контроль содержания углеводов в крови.
История открытия
Островок Лангерганса впервые был описан в 1869 году. Открывателем этих важных образований, расположенных в поджелудочной железе (преимущественно в хвостовой её части), стал молодой студент - Пауль Лангерганс. Именно он впервые рассмотрел в микроскоп скопление клеток, которые по своему морфологическому строению отличались от прочих тканей поджелудочной железы.
В дальнейшем было установлено, что островки Лангерганса выполняют эндокринную функцию. Данное открытие совершила К. П. Улезко-Строганова. В 1889 году впервые была установлена связь между поражением островков Лангерганса и развитием сахарного диабета.
Каким может быть островок Лангерганса?
В настоящее время данная структура уже изучена достаточно хорошо. Сейчас отлично известно, что это образование имеет разновидности. На данный момент известны следующие из них:
Именно благодаря такому своему разнообразию клетки островков Лангерганса выполняют все те обязанности, которые на них возложены.
Альфа-клетки
Данная разновидность составляет примерно 15-20% от всех имеющихся в наличии островков Лангерганса. Основной задачей альфа-клеток является выработка глюкагона. Данный гормон имеет липидную природу и представляет собой своеобразный антагонист инсулина. Высвобождаясь, глюкагон направляется к печени, где, связавшись со специальными рецепторами, он регулирует выработку глюкозы посредством распада гликогена.
Бета-клетки
Островки Лангерганса данной разновидности являются наиболее распространёнными. Они составляют примерно 65-80% от общего количества. В настоящее время уже установлено, что их основной функцией является выработка одного из самых важных гормонов - инсулина. Данное вещество представляет собой антагонист глюкагона. Оно способствует активизации образования гликогена и запасанию его в клетках печени и мышц. В результате данного процесса происходит уменьшение количества
Дельта-клетки
Островки Лангерганса поджелудочной железы такого типа встречаются не так часто. Их всего 2-10% от общего количества. Сейчас их функциональные особенности хорошо известны. Установлено, что данные клетки синтезируют соматостатин. Функция этого биологически активного вещества заключается в подавлении выработки соматотропного, тиреотропного и соматотропин-рилизинг-гормона. То есть он воздействует непосредственно на гипоталамус, а также переднюю долю гипофиза.
ПП-клетки
Каждый островок Лангерганса такого типа занимается выработкой панкреатического полипептида. До конца его функция не изучена. В настоящее время ему приписывают свойства подавления выработки панкреатического сока. Кроме этого, его воздействие способствует расслаблению гладкой мускулатуры желчного пузыря. В последние годы достаточно активно изучается зависимость уровня выработки данного вещества от формирования злокачественных новообразований. В результате установлено, что при их развитии уровень панкреатического полипептида повышается. Так что это биологически активное вещество можно считать неплохим маркером злокачественных новообразований поджелудочной железы.
Эпсилон-клетки
Такие островки Лангерганса являются наиболее редкими. От общего количества их число составляет менее 1%. Основной задачей таких клеток является выработка гормона под названием грелин. Данное активное вещество обладает большим количеством функций, однако наиболее изучено его регулирующее воздействие на аппетит.
О патологии островков Лангерганса
Поражение этих важнейших структур оказывает на организм весьма серьёзное негативное воздействие. В том случае, если вырабатываются антитела к островкам Лангерганса, количество последних прогрессивно снижается. Поражение более 90% клеток снижает производство инсулина до критически низкого уровня. Результатом становится развитие такого опасного заболевания, как сахарный диабет. Антитела к клеткам островков Лангерганса чаще появляются у относительно молодых пациентов.
Серьёзный урон популяции этих гормонпродуциирующих клеток способен нанести воспалительный процесс в поджелудочной железе - панкреатит.
Как сохранить островковые клетки?
Для этого придётся позаботиться обо всей поджелудочной железе в целом. В первую очередь необходимо отказаться от излишеств в алкогольных напитках. Дело в том, что именно они среди всех пищевых продуктов оказывает на поджелудочную железу наиболее негативное воздействие. В случае длительного употребления алкогольных напитков у человека возникает и прогрессирует панкреатит, который со временем способен привести к значительному поражению островковых клеток.
Помимо спиртных напитков достаточно негативное воздействие на поджелудочную железу оказывает большое количество пищи, богатой животными жирами. При этом положение дел будет усугубляться в том случае, если до застолья пациент длительное время ничего не ел.
В том случае, если в ткани поджелудочной железы уже имеется хронический воспалительный процесс, необходимо обязательно обратиться к специалисту - терапевту или же гастроэнтерологу. Врачи данных специальностей назначат рациональный курс лечения, который сможет значительно затормозить развитие патологических изменений. В дальнейшем ежегодно придётся проходить ультразвуковое исследование поджелудочной железы, которое выполняется в комплексе с прочими органами Кроме этого, необходимо сдавать на содержание в ней амилазы.
Определить начало развития хронического панкреатита, помимо лабораторных и инструментальных исследований, поможет и клиника. Основным симптомом данного заболевания является возникновение При этом данная болезненность обладает опоясывающим характером и возникает чаще после приёма большого количества пищи, богатой животными жирами. Кроме этого, пациента после еды может беспокоить постоянное ощущение Все эти симптомы достаточно быстро покидают его или же снижают свою выраженность на фоне приёма препаратов, содержащих панкреатин. Среди них наибольшую популярность получили лекарственные средства "Креон", "Мезим" и "Панкреатин". При возникновении воспалительного процесса в ткани поджелудочной железы лучше и вовсе отказаться от употребления алкоголя. Дело в том, что даже небольшое его количество способно усугубить патологический процесс, тем самым значительно навредив этому органу.
Одной из достаточно частых причин развития сахарного диабета является аутоиммунный процесс, при этом в организме вырабатываются антитела к клеткам островков Лангерганса, а именно к тем, которые вырабатывают инсулин. Это вызывает их разрушение и, как следствие, нарушение эндокринной функции поджелудочной железой с развитием инсулинозависимого диабета 1 типа.
Что такое островки Лангерганса?
Вся железа разделена на структурные единицы так называемые островки. У взрослого и физически здорового человека их насчитывается около 1 миллиона. Больше всего этих образований находится в хвостовой части органа. Каждый из этих панкреатических островков является сложной системой, отдельным функционирующим органом с микроскопическими размерами. Все они окружены соединительной тканью, в которую входят капилляры, и разделены на дольки. Антитела, вырабатываемые при сахарном диабете, чаще всего травмируют его центр, так как там расположено скопление бета-клеток.
Разновидности образований
Островки Лангерганса содержат набор клеток, которые выполняют жизненно важные для организма функции, а именно поддержание нормального уровня углеводов в крови. Это происходит за счет выработки гормонов, в том числе инсулина и его антагонистов. В состав каждого из них входят такие структурные единицы:
- альфа;
- бета-клетки;
- дельта;
- пп-клетки;
- эпсилон.
Задача альфа и бета-клеток – продуцирование глюкагона и инсулина. Основная функция активного вещества состоит в секреции глюкагона. Является антагонистом инсулина, и таким образом регулирует его количество в крови. Основную свою функцию гормон выполняет в печени, где контролирует выработку нужного количества глюкозы, путем взаимодействия со специфическим видом рецепторов. Это происходит за счет распада гликогена.
Главная цель бета-клеток - выработка инсулина, который непосредственно участвует в процессе запасания гликогена в печени и скелетных мышцах. Таким образом организм человека создает себе энергетические запасы на случай длительного отсутствия поступления питательных веществ. Механизмы выработки этого гормона запускаются после еды, в ответ на повышения в крови количества глюкозы. Рассматриваемые клетки островков Лангерганса составляют основную их массу.
Дельта и ПП-клетки
Эта разновидность встречается достаточно редко. Дельта-клеточные структуры составляют только 5-10% от общего количества. Их функция заключается в синтезе соматостатина. Этот гормон непосредственно подавляет выработку соматотропного, тиреотропного и соматотропин-рилизинг гормона, оказывая таким образом воздействие на переднюю долю гипофиза и гипоталамус.
В каждом из островков Лангерганса секретируется панкреатический полипептид, этот процесс происходит в пп-клетках. Функция этого вещества до конца не выяснена. Существует мнение, что оно подавляет выработку панкреатического сока и расслаблять гладкую мускулатуру желчного пузыря. Кроме этого, при развитии злокачественных новообразований уровень панкреатического полипептида резко возрастает, что является маркером развития онкологических процессов в поджелудочной железе.
Эпсилон-клетки
Человеческий аппетит контролируется гормоном грилином, за выработку которого отвечают Эпсилон-клетки. Показатели составляют менее 1% от всех структурных единиц, что находятся в островках, но из-за этого клетки являются еще более важными. Основной функцией этих единиц является выработка вещества под названием грилин. Действие этого биологически активного компонента проявляется в регуляции аппетита человека. Повышение его количества в крови вызывает появление у человека чувства голода.
Почему появляются антитела?
Иммунитет человека защищается от чужеродных белков путем выработки оружия, которое активируется только против определенного вещества. Таким методом противодействия вторжению служит выработка антител. Но иногда в этом механизме случается сбой и тогда собственные клетки, а при сахарном диабете ими являются бета, выступают мишенью для антител. В результате организм уничтожает сам себя.
Опасность появления антител к островкам Лангерганса?
Антитело является специфическим оружием только против определенного белка, в этом случае островков Лангерганса. Это приводит к полной гибели бета-клеток и к тому, что организм иммунные силы потратит на их уничтожение, игнорируя борьбу с опасными инфекциями. После этого инсулин полностью прекращает вырабатываться в организме и без введения его извне, человек не сможет усваивать глюкозу. Нормально питаясь, он может даже умереть от голода.
Кому показано проведение анализов?
Люди, страдающие ожирением, обязательно должны сдать анализ на антитела. Исследования на присутствие у человека такой болезни, как сахарный диабет 1 типа, проводят людям с ожирением, а также тем, у кого хотя бы один из родителей уже имеют этот недуг. Эти факторы повышают вероятность развития патологического процесса. Стоит сдать анализы на наличие людям, страдающим другими заболеваниями поджелудочной железы, а также тем, кто перенес травмы этого органа. Некоторые вирусные инфекции запускают аутоиммунный процесс.
Функции поджелудочной железы .
I. Экзокринная. Она заключается в секреции панкреатического сока – смеси пищеварительных ферментов, поступающих в двенадцатиперстную кишку и расщепляющих все компоненты химуса;
II. Эндокринная. Она заключается в продукции гормонов.
Поджелудочная железа – паренхиматозный дольчатый орган.
Строма железы представлена: капсулой, которая сливается с висцеральной брюшиной и отходя-щими от неё трабекулами. Строма тонкая, образована рыхлой волокнистой - тканью. Трабекулы делят железу на дольки. В прослойках рыхлой волокнистой ткани находятся выводные протоки экзокринной части железы, сосуды, нервы, интраму-ральные ганглии, пластинчатые тельца Фатер-Пачини.
Паренхима образо-вана совокупностью секреторных отделов (ацинусов ), выводных протоков и остров-ков Лангерганса. Каждая долька состоит из экзокринной и эндокринной частей. Их соотношение ≈ 97: 3.
Экзокринная часть поджелудочной железы представляет собой сложную алъвеолярно-трубчатую белковую железу. Структурно-функциональной единицей экзокринной части является панкреатический ацинус. Он образован 8 – 14 ацинозными клетками (ациноцитами ) и центроацинозными клетками (центроациноцитами ). Ацинозные клетки лежат на базальной мембране, имеют коническую форму и выраженную полярность: различающиеся по строению базальный и апикальный полюсы. Расширенный базальный полюс равномерно окрашивается основными красителями и называется гомогенным. Суженный апикальный полюс окрашивается кислыми красителями и называется зимогенным , потому что содержит гранулы зимогена – проферментов. На апикальном полюсе ациноцитов имеются микроворсинки. Функция ациноцитов – выработка пищеварительных ферментов. Активация ферментов, секретируемых ациноцитами, в норме происходит только в двенадцатиперстной кишке под влиянием активаторов. Это обстоятельство, а также вырабатываемые клетками эпителия протоков ингибиторы ферментов и слизь защищают паренхиму поджелудочной железы от аутолиза (самопереваривания).
Поджелудочная железа, долька , рисунок, большое увеличение:
1 – концевой отдел (ацинус):
а – апикальная (оксифильная) часть клетки, содержит зимоген,
б – базальная (базофильная) – гомогенная часть клетки;
2 – гемокапилляр;
3 – островок Лангерганса (инсула).
Эндокринная часть железы. Структурно-функциональной единицей эндокринной части поджелудочной железы является островок Лангер ганса (инсула). Он отделён от ацинусов рыхлой волокнистой неоформленной тканью. Островок состоит из клеток инсулоцитов , между которыми лежит рыхлая волокнистая соединительная ткань с гемокапиллярами фенестрированного типа. Инсулоциты различаются по способности окрашиваться красителями. В соответствии с этим различают инсулоциты типа А, В, D, D1, PP.
В-клетки (базофильные инсулоциты) окрашиваются в синий цвет основными красителями. Их количество составляет около 75% всех клеток островка. Они располагаются в центре инсулы. Клетки имеют развитый белоксинтезирующий аппарат и секреторные гранулы с широким светлым ободком. Секреторные гранулы содержат гормон инсулин в комплексе с цинком. Функцией В-инсулоцитов является выработка инсулина, снижающего в крови уровень глюкозы и стимулирующего ее поглощение клетками организма. В печени инсулин стимулирует образование из глюкозы гликогена. [При недостатке выработки инсулина формируется сахарный диабет].
А-клетки (ацидофильные) – составляют 20-25% всех клеток островка. Они располагаются по периферии инсулы. Они содержат гранулы, окрашивающиеся кислыми красителями. В электронном микроскопе гранулы имеют узкий ободок. Клетки также содержат развитый белоксинтезирующий аппарат и секретируют гормон глюкагон . Этот гормон является антагонистом инсулина (контринсулярный гормон), поскольку стимулирует распад гликогена в печени и способствует повышению содержания глюкозы в крови.
D -клетки составляют около 5% эндокринных клеток островка. Они располагаются по периферии инсулы. Содержат умеренно плотные гранулы без светлого ободка. В гранулах содержится гормон соматостатин , угнетающий функцию А, В-клеток островков и ациноцитов. Он же обладает митозингибирующим действием на различные клетки.
D 1-клетки содержат гранулы с узким ободком. Вырабатывают вазоин тестинальный полипептид , понижающий артериальное давление и стимулирующий выработку панкреатического сока. Количество этих клеток невелико.
РР-клетки
(2-5%) располагаются по периферии
островков, иногда могут
встречаться и в составе экзокринной
части железы. Содержат гранулы различной
формы, плотности и величины. Клетки
вырабатывают панкреатический
полипептид
,
угнетающий внешнесекреторную активность
поджелудочной железы.
