Endokrinné ostrovčeky pankreasu. Ako zachovať bunky ostrovčekov? Nebezpečenstvo tvorby protilátok na Langerhansove ostrovčeky

Langerhansove ostrovčeky nachádzajúce sa v pankrease sú zhlukom endokrinných buniek zodpovedných za produkciu hormónov. V polovici 19. storočia objavil vedec Paul Langerhansk celé skupiny týchto buniek, a tak boli zhluky pomenované po ňom.

Počas dňa ostrovčeky produkujú 2 mg inzulínu.

Bunky ostrovčekov sú sústredené hlavne v chvoste pankreasu. Ich hmotnosť tvorí 2% z celkovej hmotnosti žľazy. Celkový počet ostrovčekov v parenchýme je približne 1 000 000.

Zaujímavosťou je, že u novorodencov zaberá hmotnosť ostrovčekov 6% hmotnosti pankreasu.

V priebehu rokov sa podiel štruktúr tela, ktoré majú endokrinná činnosť, pankreas, klesá. Do veku 50 rokov ľudskej existencie zostáva len 1-2% ostrovov

Z akých buniek sa zhluky skladajú?

Langerhansove ostrovčeky majú bunky rôznej funkčnosti a morfológie.

Endokrinný pankreas pozostáva z:

alfa bunky produkujúce glukagón. Hormón je antagonista inzulínu a zvyšuje hladinu cukru v krvi. Alfa bunky zaberajú 20% hmotnosti zostávajúcich buniek;
Beta bunky sú zodpovedné za syntézu amelínu a inzulínu; zaberajú 80% hmotnosti ostrovčeka;
Produkciu somatostatínu, ktorý môže inhibovať sekréciu iných orgánov, zabezpečujú delta bunky. Ich hmotnosť sa pohybuje od 3 do 10 %;
PP bunky sú potrebné na produkciu pankreatického polypeptidu. Hormón podporuje posilnenie sekrečnú funkciužalúdka a potlačenie sekrécie parenchýmu;
Ghrelín, ktorý je zodpovedný za pocit hladu u ľudí, je produkovaný epsilon bunkami.

Ako sú ostrovy usporiadané a na čo slúžia?

Hlavnou funkciou Langerhansových ostrovčekov je udržiavanie správnu úroveň sacharidov v tele a kontrolu nad ostatnými endokrinnými orgánmi. Ostrovčeky sú inervované sympatickým a blúdivých nervov a sú hojne zásobené krvou.

Langerhansove ostrovčeky v pankrease majú komplexná štruktúra. V skutočnosti je každý z nich aktívnou, plnohodnotnou funkčnou formáciou. Štruktúra ostrovčeka zabezpečuje výmenu medzi biologicky účinných látok parenchýmu a iných žliaz. To je nevyhnutné pre hladkú sekréciu inzulínu.

Bunky ostrovčekov sú medzi sebou zmiešané, to znamená, že sú usporiadané vo forme mozaiky. Zrelý ostrovček v pankrease má správna organizácia. Ostrovček pozostáva z lalokov, ktoré sú obklopené spojivovým tkanivom, krvné kapiláry prechádzajú vnútri buniek.

V strede lalokov sú beta bunky, zatiaľ čo alfa a delta bunky sú umiestnené v periférnej časti. Preto štruktúra Langerhansových ostrovčekov úplne závisí od ich veľkosti.

Prečo sa tvoria protilátky proti ostrovčekom? Aký je ich endokrinná funkcia? Ukazuje sa, že keď bunky ostrovčekov interagujú, vyvinie sa mechanizmus spätnej väzby a potom tieto bunky ovplyvňujú ďalšie bunky nachádzajúce sa v blízkosti.

Inzulín aktivuje funkciu beta buniek a pôsobí tlmivo na alfa bunky.
Alfa bunky sú aktivované glukagónom, ktorý pôsobí na delta bunky.
Práca alfa a beta buniek je inhibovaná somatostatínom.

Dôležité! Keď imunitné mechanizmy zlyhajú, vytvoria sa imunitné telá namierené proti beta bunkám. Bunky sú zničené a vedú k hrozná choroba, s názvom " cukrovka».

Čo je transplantácia a prečo je potrebná?

Dôstojnou alternatívou k transplantácii parenchýmu žľazy je transplantácia ostrovčekov. V tomto prípade nebude potrebná inštalácia umelého orgánu. Transplantácia dáva diabetikom šancu obnoviť štruktúru beta buniek a nie je potrebná v plnom rozsahu.

Na základe klinických štúdií bolo dokázané, že u pacientov s diabetes mellitus 1. typu, ktorí boli transplantovaní ostrovčekové bunky, regulácia hladín sacharidov je úplne obnovená. Aby sa zabránilo odmietnutiu darcovského tkaniva, takýmto pacientom bola podávaná silná imunosupresívna liečba.

Existuje ďalší materiál na obnovu ostrovčekov - kmeňové bunky. Keďže zásoby darcovských buniek nie sú neobmedzené, je táto alternatíva veľmi relevantná.

Pre telo je veľmi dôležité obnoviť citlivosť imunitný systém inak budú novotransplantované bunky po určitom čase odmietnuté alebo zničené.

Dnes sa rýchlo rozvíja regeneračná terapia, ktorá ponúka nové techniky vo všetkých oblastiach. Perspektívna je aj xenotransplantácia, teda transplantácia prasačieho pankreasu do človeka.

Extrakty z bravčového parenchýmu sa používali na liečbu diabetes mellitus ešte pred objavením inzulínu. Ukazuje sa, že ľudské a bravčové žľazy sa líšia len v jednej aminokyseline.

Keďže sa vyvíja v dôsledku poškodenia Langerhansových ostrovčekov, ich štúdia má veľké vyhliadky na účinnú liečbu choroby.

Obrázok vedľa textu zobrazuje zovšeobecnený popis endokrinného systému bunky Langerhansovho ostrovčeka bez uvedenia ich skutočnej polohy v rámci nej. Na obrázku je tiež znázornená štruktúra fenestrovaných kapilár a autonómnych kapilár prítomných v perikapilárnom priestore. nervové vlákna(HB) a nervových zakončení(ALE).

bunky A (A)- argyrofilné polygonálne prvky s hlboko invaginovaným jadrom, výrazným jadierkom a všeobecne dobre vyvinutými organelami. V cytoplazme môže byť prítomných aj niekoľko lyzozómov a pigmentových granúl. Charakteristická vlastnosť A-bunky sú charakterizované prítomnosťou sekrečných granúl (SG) obklopených jednou membránou s priemerom približne 300 nm. Granule vznikajú z Golgiho komplexu (G), ich obsah sa z tela bunky uvoľňuje exocytózou. Počas tohto procesu sa membrána granúl spája s plazmalemou bunky A, orientovanou smerom ku kapiláre (Cap). Granula sa uvoľňuje medzi bazálnou membránou (BME) endokrinnej bunky a samotnou endokrinnou bunkou. Len v tomto úzkom priestore je obsah granúl vo forme viditeľných malých bubliniek. Tento obsah sa stáva nerozoznateľným v perikapilárnom priestore (SC), t.j. v priestore medzi bazálnou membránou endokrinnej bunky a kapilárnou bazálnou membránou (BCM). Bunky A produkujú glukagón.

B bunky (B)- polygonálne bunky s oválnym a často invaginálnym jadrom a mohutným jadierkom. Cytoplazma obsahuje dobre vyvinutý Golgiho komplex (G), veľké početné mitochondrie, niekoľko krátkych cisterien granulárneho endoplazmatického retikula a ribozómy. Početné sekrečné granuly (SSG) s priemerom asi 200 nm, ohraničené jednotlivými membránami, pochádzajú z Golgiho komplexu. Granule obsahujú osmiofilné "jadro", v ktorom sa môže nachádzať jeden alebo viac polytonálnych kryštálov. Granuly sa najskôr exocytózou dostanú do perikapilárneho priestoru, ako je opísané pre A bunky, a potom do kapilár. B bunky syntetizujú inzulín.

D bunky (D)- oválne alebo polygonálne bunky so zaobleným jadrom a dobre vyvinutými mitochondriami a Golgiho komplexom (G). Ostatné organely sú tiež jasne viditeľné. Z Golgiho komplexu sa uvoľňujú sekrečné granuly (DSG) obklopené jednou membránou s priemerom 220-350 nm, naplnené zrnitým, stredne osmiofilným materiálom, ktorý sa vylučuje z tela bunky exocytózou, ako je to opísané pre A bunky. D bunky produkujú somatostatín a gastrín. Sú typom buniek APUD.

PP bunky (PP) alebo F bunky, - endokrinné bunky Langerhansových ostrovčekov, nielen nachádza v juxtaduodenale pankreatické ostrovčeky, ale tiež spojené s acinárnymi bunkami pankreasu a bunkami vystielajúcimi malé a stredne veľké vylučovacie kanály. PP bunky majú okrúhle alebo eliptické jadro, mitochondrie, stredne vyvinutý Golgiho komplex, krátke cisterny granulárneho endoplazmatického retikula a veľké množstvo malé sekrečné granuly (PSG) obklopené jednou membránou s priemerom 140-120 nm s homogénnym obsahom. PP bunky syntetizujú pankreatické polypeptidy.

Glukagón je hormón, ktorý stimuluje pečeňovú glukoneogenézu. Inzulín je hormón, ktorý stimuluje produkciu glukózy bunkami (hepatocytmi, vláknami kostrového svalstva). Somatostatín je hormón, ktorý inhibuje (potláča) uvoľňovanie glukagónu a rastového hormónu, ako aj sekréciu pankreasu. Pankreatický polypeptid je hormón, ktorý inhibuje pankreas exokrinná sekrécia a produkciu žlče.

Pankreas- druhé najväčšie železo, jeho hmotnosť je 60-100 g, dĺžka 15-22 cm.

Endokrinnú činnosť pankreasu vykonávajú Langerhansove ostrovčeky, ktoré pozostávajú z odlišné typy bunky. Približne 60 % pankreatických ostrovčekov tvoria β bunky. Produkujú hormón inzulín, ktorý ovplyvňuje všetky typy metabolizmu, ale predovšetkým znižuje hladinu glukózy v.

Tabuľka. Hormóny pankreasu

inzulín(polypeptid) je prvý proteín vyrobený synteticky mimo tela v roku 1921 Baylisom a Buntym.

Inzulín dramaticky zvyšuje priepustnosť membrán svalov a tukových buniek pre glukózu. V dôsledku toho sa rýchlosť prenosu glukózy do týchto buniek zvyšuje približne 20-krát v porovnaní s prenosom glukózy do buniek v neprítomnosti inzulínu. Vo svalových bunkách inzulín podporuje syntézu glykogénu z glukózy a v tukových bunkách - tuku. Vplyvom inzulínu sa zvyšuje priepustnosť aj pre aminokyseliny, z ktorých sa v bunkách syntetizujú proteíny.

Ryža. Hlavné hormóny, ktoré ovplyvňujú hladinu glukózy v krvi

Druhý hormón pankreasu glukagón- vylučovaný ostrovčekovými a-bunkami (približne 20 %). Glukagón od chemickej povahy polypeptid a fyziologické účinky antagonista inzulínu. Glukagón zvyšuje rozklad glykogénu v pečeni a zvyšuje hladinu glukózy v plazme. Glukagón podporuje mobilizáciu tuku z tukových zásob. Ako glukagón pôsobí množstvo hormónov: rastový hormón, glukokortikoidy, adrenalín, tyroxín.

Tabuľka. Hlavné účinky inzulínu a glukagónu

Typ výmeny	inzulín	Glukagón
Sacharid	Zvyšuje priepustnosť bunkové membrány na glukózu a jej využitie (glykolýza) Stimuluje syntézu glykogénu Inhibuje glukoneogenézu Znižuje hladinu glukózy v krvi	Stimuluje glykogenolýzu a glukoneogenézu Má protiizolačný účinok Zvyšuje hladinu glukózy v krvi
Proteín	Stimuluje anabolizmus	Stimuluje katabolizmus
	Inhibuje lipolýzu Počet ketolátok v krvi klesá	Stimuluje lipolýzu Množstvo ketolátok v krvi sa zvyšuje

Tretím hormónom pankreasu je somatostatín vylučované 5 bunkami (približne 1-2 %). Somatostatín inhibuje uvoľňovanie glukagónu a absorpciu glukózy v čreve.

Hyper- a hypofunkcia pankreasu

Keď dôjde k hypofunkcii pankreasu cukrovka. Je charakterizovaná množstvom symptómov, ktorých výskyt je spojený so zvýšením hladiny cukru v krvi - hyperglykémia. Zvýšený obsah glukózy v krvi, a teda v glomerulárnom filtráte, vedie k tomu, že epitel renálnych tubulov úplne neabsorbuje glukózu, takže sa vylučuje močom (glukozúria). Dochádza k úbytku cukru v moči – cukrové močenie.

Množstvo moču sa zvyšuje (polyúria) z 3 na 12, v ojedinelých prípadoch až na 25 litrov. Neabsorbovaná glukóza totiž zvyšuje osmotický tlak moču, ktorý zadržiava vodu v moči. Tubuly nedostatočne absorbujú vodu a zvyšuje sa množstvo moču vylučovaného obličkami. Dehydratácia spôsobuje, že diabetici sú veľmi smädní, čo vedie k veľkému množstvu vody (asi 10 litrov). V dôsledku vylučovania glukózy močom prudko stúpa spotreba bielkovín a tukov ako látok zabezpečujúcich energetický metabolizmus v organizme.

Oslabenie oxidácie glukózy vedie k narušeniu metabolizmu tukov. Vznikajú produkty neúplnej oxidácie tukov – ketolátky, čo vedie k posunu krvi na kyslú stranu – acidóza. Hromadenie ketolátok a acidóza môže spôsobiť vážny, život ohrozujúci stav - diabetická kóma, ku ktorému dochádza pri strate vedomia, poruche dýchania a krvného obehu.

Hyperfunkcia pankreasu je veľmi zriedkavé ochorenie. Nadmerné množstvo inzulínu v krvi spôsobuje prudký pokles hladiny cukru v krvi - hypoglykémiačo môže viesť k strate vedomia - hypoglykemická kóma. Vysvetľuje to skutočnosť, že centrálny nervový systém je veľmi citlivý na nedostatok glukózy. Zavedenie glukózy zmierňuje všetky tieto javy.

Regulácia funkcie pankreasu. Produkcia inzulínu je regulovaná mechanizmom negatívnej spätnej väzby v závislosti od koncentrácie glukózy v krvnej plazme. Zvýšená hladina glukózy v krvi zvyšuje produkciu inzulínu; V podmienkach hypoglykémie je naopak tvorba inzulínu inhibovaná. Produkcia inzulínu sa môže zvýšiť, keď je stimulovaný vagusový nerv.

Endokrinná funkcia pankreasu

Pankreas(hmotnosť u dospelého 70-80 g) má zmiešanú funkciu. Acinárne tkanivo žľazy produkuje tráviacu šťavu, ktorá sa vylučuje do lúmenu dvanástnik. Endokrinnú funkciu v pankrease vykonávajú zhluky (od 0,5 do 2 miliónov) buniek epitelového pôvodu, nazývané Langerhansove ostrovčeky (Pirogov-Langerhans) a tvoria 1-2 % jeho hmoty.

Parakrinná regulácia buniek Langerhansových ostrovčekov

Ostrovčeky obsahujú niekoľko typov endokrinných buniek:

a-bunky (asi 20 %), tvoriace glukagón;
β-bunky (65-80 %), syntetizujúce inzulín;
8-bunky (2-8 %), syntetizujúce somatostatín;
PP bunky (menej ako 1 %), produkujúce pankreatický polypeptid.

U detí mladší vek existujú G bunky, ktoré produkujú gastríny. Hlavné hormóny pankreasu, ktoré regulujú metabolické procesy, sú inzulín a glukagón.

inzulín- polypeptid pozostávajúci z 2 reťazcov (A-reťazec pozostáva z 21 aminokyselinových zvyškov a B-reťazec - z 30 aminokyselinových zvyškov), vzájomne prepojených disulfidovými mostíkmi. Inzulín sa v krvi transportuje predovšetkým do slobodný štát a jeho obsah je 16-160 uU/ml (0,25-2,5 ng/ml). Za deň (3 bunky dospelého zdravý človek produkujú 35-50 U inzulínu (približne 0,6-1,2 U/kg telesnej hmotnosti).

Tabuľka. Mechanizmy transportu glukózy do bunky

Typ tkaniny

Mechanizmus

Závislý od inzulínu

Transport glukózy v bunkovej membráne vyžaduje transportný proteín GLUT-4

Pod vplyvom inzulínu sa tento proteín presúva z cytoplazmy do plazmatickej membrány a glukóza vstupuje do bunky uľahčenou difúziou

Stimulácia inzulínom vedie k zvýšeniu rýchlosti vstupu glukózy do bunky 20-40-násobne, transport glukózy vo svalovom a tukovom tkanive závisí v najväčšej miere od inzulínu

Nezávislé od inzulínu

Bunková membrána obsahuje rôzne glukózové transportné proteíny (GLUT-1, 2, 3, 5, 7), ktoré sú integrované do membrány nezávisle od inzulínu

Pomocou týchto proteínov je glukóza transportovaná do bunky pozdĺž koncentračného gradientu prostredníctvom uľahčenej difúzie

Tkanivá nezávislé od inzulínu zahŕňajú: mozog, gastrointestinálny epitel, endotel, erytrocyty, šošovku, β-bunky Langerhansových ostrovčekov, dreň obličky, semenné vačky

Sekrécia inzulínu

Sekrécia inzulínu je rozdelená na bazálnu, ktorá má výraznú sekréciu, a stimulovanú potravou.

Bazálna sekrécia zabezpečuje optimálna úroveň glukózy v krvi a anabolických procesov v tele počas spánku a v intervaloch medzi jedlami. Je to asi 1 jednotka/hodinu a predstavuje 30 – 50 % dennej sekrécie inzulínu. Bazálna sekrécia výrazne klesá s predĺženým fyzická aktivita alebo pôst.

Potravou stimulovaná sekrécia je zvýšenie bazálnej sekrécie inzulínu spôsobené príjmom potravy. Jeho objem je 50-70% dennej dávky. Táto sekrécia zabezpečuje udržanie hladín glukózy v krvi pri dodatočnom príjme z čreva a umožňuje jej efektívne vstrebávanie a využitie bunkami. Závažnosť sekrécie závisí od dennej doby a má dvojfázový charakter. Množstvo inzulínu vylučovaného do krvi približne zodpovedá množstvu prijatých sacharidov a je 1-2,5 jednotiek inzulínu na každých 10-12 g sacharidov (ráno 2-2,5 jednotiek, na obed - 1-1,5 jednotiek, v večer - asi 1 jednotka). Jedným z dôvodov takejto závislosti sekrécie inzulínu na dennej dobe je vysoký stupeň v krvi kontra-inzulárnych hormónov (predovšetkým kortizolu) ráno a jeho pokles večer.

Ryža. Mechanizmus sekrécie inzulínu

Prvá (akútna) fáza stimulovanej sekrécie inzulínu netrvá dlho a je spojená s exocytózou β-buniek hormónu už nahromadeného v období medzi jedlami. Je to spôsobené stimulačným účinkom na β-bunky nie tak glukózy ako hormónov gastrointestinálny trakt- gastrín, enteroglukagón, glycentín, glukagónu podobný peptid 1, vylučovaný do krvi počas príjmu potravy a trávenia. Druhá fáza sekrécie inzulínu je spôsobená stimulačným účinkom na β-bunky samotnej glukózy, ktorej hladina v krvi sa zvyšuje v dôsledku jej absorpcie. Toto je akcia a zvýšená sekrécia hladiny inzulínu pokračujú, kým hladiny glukózy nedosiahnu normálnu úroveň. táto osoba, t.j. 3,33-5,55 mmol/l in žilovej krvi a 4,44 - 6,67 mmol/l v kapilárnej krvi.

Inzulín pôsobí na cieľové bunky stimuláciou membránových receptorov 1-TMS s tyrozínkinázovou aktivitou. Hlavnými cieľovými bunkami inzulínu sú pečeňové hepatocyty, myocyty kostrové svaly, adipocyty tukového tkaniva. Jedným z jeho najdôležitejších účinkov je zníženie hladiny glukózy v krvi, inzulín sa realizuje prostredníctvom zvýšenej absorpcie glukózy z krvi cieľovými bunkami. Dosahuje sa to aktiváciou práce transmembránových transportérov glukózy (GLUT4), zabudovaných v plazmatickej membráne cieľových buniek, a zvýšením rýchlosti prenosu glukózy z krvi do buniek.

Inzulín sa z 80 % metabolizuje v pečeni, zvyšok v obličkách a v malom množstve vo svaloch a tukových bunkách. Jeho polčas rozpadu z krvi je asi 4 minúty.

Hlavné účinky inzulínu

Inzulín je anabolický hormón a má množstvo účinkov na cieľové bunky rôznych tkanív. Už bolo spomenuté, že jeden z jeho hlavných účinkov, zníženie hladiny glukózy v krvi, sa realizuje zvýšením jej absorpcie cieľovými bunkami, urýchlením procesov glykolýzy a oxidácie sacharidov v nich. Zníženie hladín glukózy je uľahčené inzulínovou stimuláciou syntézy glykogénu v pečeni a svaloch, potlačením glukoneogenézy a glykogenolýzy v pečeni. Inzulín stimuluje príjem aminokyselín cieľovými bunkami, znižuje katabolizmus a stimuluje syntézu bielkovín v bunkách. Stimuluje tiež premenu glukózy na tuky, akumuláciu triacylglycerolov v adipocytoch tukového tkaniva a potláča v nich lipolýzu. Inzulín má teda všeobecný anabolický účinok, zvyšuje syntézu sacharidov, tukov, bielkovín a nukleových kyselín v cieľových bunkách.

Inzulín má aj množstvo ďalších účinkov na bunky, ktoré sa v závislosti od rýchlosti prejavu delia do troch skupín. Rýchle efekty sa realizujú v priebehu niekoľkých sekúnd po naviazaní hormónu na receptor, napríklad absorpciou glukózy, aminokyselín a draslíka bunkami. Pomalé efekty rozvinúť v priebehu niekoľkých minút od začiatku účinku hormónu - inhibícia aktivity enzýmov katabolizmu proteínov, aktivácia syntézy proteínov. Oneskorené účinky inzulín začína hodiny po tom, ako sa naviaže na receptory – transkripcia DNA, translácia mRNA, zrýchlenie rastu a reprodukcie buniek.

Ryža. Mechanizmus účinku inzulínu

Hlavným regulátorom bazálnej sekrécie inzulínu je glukóza. Zvýšenie jeho obsahu v krvi na úroveň nad 4,5 mmol/l je sprevádzané zvýšením sekrécie inzulínu podľa nasledujúceho mechanizmu.

Glukóza → uľahčená difúzia za účasti transportného proteínu GLUT2 do β-bunky → glykolýza a akumulácia ATP → uzavretie ATP-senzitívnych draslíkových kanálov → oneskorenie výstupu, akumulácia K+ iónov v bunke a depolarizácia jej membrány → otvorenie napäťovo hradlované vápnikových kanálov a vstup iónov Ca 2+ do bunky → akumulácia iónov Ca 2+ v cytoplazme → zvýšená exocytóza inzulínu. Sekrécia inzulínu je stimulovaná rovnakým spôsobom zvýšením hladín galaktózy, manózy, β-ketokyseliny, arginínu, leucínu, alanínu a lyzínu v krvi.

Ryža. Regulácia sekrécie inzulínu

Hyperkaliémia, deriváty sulfonylmočoviny ( lieky na liečbu diabetu 2. typu) blokovaním draslíkových kanálov plazmatickej membrány β-buniek, čím sa zvyšuje ich sekrečná aktivita. Zvýšte sekréciu inzulínu: gastrín, sekretín, enteroglukagón, glycentín, glukagónu podobný peptid 1, kortizol, rastový hormón, ACTH. Po aktivácii sa pozoruje zvýšenie sekrécie inzulínu acetylcholínom parasympatické oddelenie ANS.

Inhibícia sekrécie inzulínu sa pozoruje počas hypoglykémie pod vplyvom somatostatínu a glukagónu. Katecholamíny, ktoré sa uvoľňujú pri zvýšení aktivity SNS, majú inhibičný účinok.

glukagón - peptid (29 aminokyselinových zvyškov) produkovaný a-bunkami ostrovčekového aparátu pankreasu. V krvi sa transportuje vo voľnom stave, kde je jeho obsah 40-150 pg/ml. Má svoje účinky na cieľové bunky tým, že stimuluje 7-TMS receptory a zvyšuje v nich hladinu cAMP. Polčas rozpadu hormónu je 5-10 minút.

Kontrinsulárne pôsobenie glukogónu:

Stimuluje β-bunky Langerhansových ostrovčekov, čím zvyšuje sekréciu inzulínu
Aktivuje pečeňovú inzulínázu
Má antagonistické účinky na metabolizmus

Schéma funkčný systém udržiavanie optimálnej metabolickej hladiny glukózy v krvi

Hlavné účinky glukagónu v tele

Glukagón je katabolický hormón a antagonista inzulínu. Na rozdiel od inzulínu zvyšuje hladinu glukózy v krvi zosilnením glykogenolýzy, potlačením glykolýzy a stimuláciou glukoneogenézy v pečeňových hepatocytoch. Glukagón aktivuje lipolýzu, čo spôsobuje zvýšený príjem mastné kyseliny z cytoplazmy do mitochondrií na ich β-oxidáciu a tvorbu ketolátok. Glukagón stimuluje katabolizmus bielkovín v tkanivách a zvyšuje syntézu močoviny.

Sekrécia glukagónu sa zvyšuje s hypoglykémiou, zníženými hladinami aminokyselín, gastrínu, cholecystokinínu, kortizolu a rastového hormónu. Zvýšená sekrécia sa pozoruje pri zvýšenej aktivite a stimulácii β-AR katecholamínmi. K tomu dochádza počas fyzickej aktivity a pôstu.

Sekrécia glukagónu je inhibovaná hyperglykémiou, nadbytkom mastných kyselín a ketolátok v krvi, ako aj pôsobením inzulínu, somatostatínu a sekretínu.

Poruchy endokrinnej funkcie pankreasu sa môže prejaviť ako nedostatočné alebo nadmerné vylučovanie hormónov a viesť k náhle porušenia homeostáza glukózy - rozvoj hyper- alebo hypoglykémie.

Hyperglykémia - Ide o zvýšenie hladiny glukózy v krvi. Môže byť akútna alebo chronická.

Akútna hyperglykémia najčastejšie je to fyziologické, pretože je zvyčajne spôsobené vstupom glukózy do krvi po jedle. Jeho trvanie zvyčajne nepresahuje 1-2 hodiny vzhľadom na to, že hyperglykémia potláča uvoľňovanie glukagónu a stimuluje sekréciu inzulínu. Keď sa hladina glukózy v krvi zvýši nad 10 mmol/l, začne sa vylučovať močom. Glukóza je osmoticky aktívna látka a jej nadbytok je sprevádzaný zvýšením osmotický tlak krvi, čo môže viesť k dehydratácii buniek, rozvoju osmotickej diurézy a strate elektrolytov.

Chronická hyperglykémia, s ktorou zvýšená hladina glukóza v krvi pretrváva hodiny, dni, týždne alebo dlhšie a môže spôsobiť poškodenie mnohých tkanív (najmä cievy) a preto sa považuje za prepatologický a (alebo) patologický stav. Náhodou je charakteristický znak celá skupina metabolických ochorení a dysfunkcie žliaz s vnútornou sekréciou.

Jedným z najbežnejších a najzávažnejších z nich je cukrovka(DM), ktorá postihuje 5-6 % populácie. V ekonomicky vyspelých krajinách sa počet pacientov s cukrovkou zdvojnásobí každých 10-15 rokov. Ak sa diabetes rozvinie v dôsledku poruchy sekrécie inzulínu β-bunkami, nazýva sa diabetes mellitus 1. typu — DM-1. Ochorenie sa môže rozvinúť aj pri znížení účinnosti inzulínu na cieľové bunky u starších ľudí a nazýva sa diabetes mellitus 2. typu (DM-2). Zároveň klesá citlivosť cieľových buniek na pôsobenie inzulínu, čo môže byť spojené s porušením sekrečnej funkcie β-buniek (strata 1. fázy sekrécie potravy).

Častým príznakom DM-1 a DM-2 je hyperglykémia (zvýšená hladina glukózy v žilovej krvi nalačno nad 5,55 mmol/l). Keď hladina glukózy v krvi stúpne na 10 mmol/l alebo viac, v moči sa objaví glukóza. Zvyšuje osmotický tlak a objem konečného moču, čo je sprevádzané polyúriou (zvýšenie frekvencie a objemu vylúčeného moču na 4-6 l/deň). U pacienta vzniká smäd a zvýšená spotreba tekutín (polydipsia) v dôsledku zvýšeného osmotického tlaku krvi a moču. Hyperglykémia (najmä pri DM-1) je často sprevádzaná hromadením produktov neúplnej oxidácie mastných kyselín - kyseliny hydroxymaslovej a kyseliny acetoctovej (ketolátky), čo sa prejavuje výskytom charakteristického zápachu vydychovaného vzduchu a (alebo) moču a rozvoj acidózy. V závažných prípadoch to môže spôsobiť dysfunkciu centrálneho nervového systému - vývoj diabetická kóma sprevádzané stratou vedomia a smrťou tela.

Nadmerný obsah inzulínu (napríklad pri substitučnej liečbe inzulínom alebo stimulácii jeho sekrécie sulfonylmočovinou) vedie k hypoglykémii. Jeho nebezpečenstvo spočíva v tom, že glukóza slúži ako hlavný energetický substrát pre mozgové bunky a pri znížení alebo absencii jej koncentrácie dochádza k narušeniu funkcie mozgu v dôsledku dysfunkcie, poškodenia a (alebo) smrti neurónov. Ak znížená hladina hladiny glukózy pretrvávajú dostatočne dlho, môže nastať smrť. Hypoglykémia, keď hladina glukózy v krvi klesne pod 2,2-2,8 mmol/l) sa preto považuje za stav, pri ktorom musí lekár akejkoľvek špecializácie poskytnúť pacientovi prvú pomoc zdravotná starostlivosť.

Hypoglykémia sa zvyčajne delí na reaktívnu, vyskytujúcu sa po jedle a nalačno. Príčinou reaktívnej hypoglykémie je zvýšená sekrécia inzulínu po jedle. dedičná porucha tolerancia na cukry (fruktóza alebo galaktóza) alebo zmeny citlivosti na aminokyselinu leucín, ako aj u pacientov s inzulinómom (beta-bunkový tumor). Príčinou hypoglykémie nalačno môže byť nedostatočnosť procesov glykogenolýzy a (alebo) glukoneogenézy v pečeni a obličkách (napríklad s nedostatkom kontrainzulárnych hormónov: glukagón, katecholamíny, kortizol), nadmerné využitie glukózy tkanivami, predávkovanie inzulínom , atď.

Hypoglykémia sa prejavuje v dvoch skupinách symptómov. Stav hypoglykémie je pre organizmus stresom, v reakcii na rozvoj ktorého sa zvyšuje aktivita sympatoadrenálneho systému, zvyšuje sa hladina katecholamínov v krvi, ktoré spôsobujú tachykardiu, mydriázu, tras, studený pot, nevoľnosť, pocit extrémneho hladu. Fyziologickým významom aktivácie sympatoadrenálneho systému hypoglykémiou je aktivácia neuroendokrinných mechanizmov katecholamínov pre rýchlu mobilizáciu glukózy do krvi a normalizáciu jej hladiny. Druhá skupina príznakov hypoglykémie je spojená s dysfunkciou centrálneho nervového systému. U človeka sa prejavujú ako znížená pozornosť, rozvoj bolestí hlavy, pocitu strachu, dezorientácie, poruchy vedomia, kŕče, prechodné ochrnutie, kóma. Ich vývoj je spôsobený prudkým nedostatkom energetických substrátov v neurónoch, ktoré nemôžu prijímať dostatočné množstvo ATP v prípade nedostatku glukózy. Neuróny nemajú mechanizmy na ukladanie glukózy vo forme glykogénu, ako sú hepatocyty alebo myocyty.

Lekár (aj zubár) musí byť na takéto situácie pripravený a vedieť poskytnúť pacientom s cukrovkou prvú pomoc v prípade hypoglykémie. Pred začatím stomatologického ošetrenia je potrebné zistiť, akými ochoreniami pacient trpí. Ak má cukrovku, treba sa pacienta opýtať na jeho stravovanie, používané dávky inzulínu a obvyklú fyzickú aktivitu. Malo by sa pamätať na to, že stres počas liečebného postupu je ďalším rizikom rozvoja hypoglykémie u pacienta. Zubár by teda mal mať pripravený cukor v akejkoľvek forme – cukrové balíčky, sladkosti, sladký džús či čaj. Ak sa u pacienta objavia príznaky hypoglykémie, je potrebné okamžite prestať. lekársky postup a ak je pacient pri vedomí, tak mu podajte cukor v akejkoľvek forme cez ústa. Ak sa stav pacienta zhorší, je potrebné okamžite prijať opatrenia na poskytnutie účinnej lekárskej starostlivosti.

V tomto článku vám povieme, aké bunky tvoria ostrovčeky pankreasu? Aká je ich funkcia a aké hormóny vylučujú?

Trochu anatómie

Tkanivo pankreasu obsahuje nielen acini, ale aj Langerhansove ostrovčeky. Bunky týchto útvarov neprodukujú enzýmy. Ich hlavnou funkciou je produkcia hormónov.

Títo endokrinné bunky prvýkrát objavený v 19. storočí. Vedec, po ktorom sú tieto útvary pomenované, bol v tom čase ešte študentom.

V samotnom železe nie je toľko ostrovov. Z celkovej hmoty orgánu tvoria Langerhansove zóny 1-2%. Ich úloha je však veľká. Bunky endokrinnej časti žľazy produkujú 5 typov hormónov, ktoré regulujú trávenie, metabolizmus uhľohydrátov, reakcia na stresové reakcie. S patológiou týchto aktívnych zón sa vyvíja jedna z bežných chorôb 21. storočia - diabetes mellitus. Okrem toho patológia týchto buniek spôsobuje Zollingerov-Ellisonov syndróm, inzulinóm, glukoganóm a iné zriedkavé ochorenia.

Dnes je známe, že ostrovčeky pankreasu majú 5 typov buniek. Povedzme si viac o ich funkcii nižšie.

Alfa bunky

Tieto bunky tvoria 15-20% z celkového počtu buniek ostrovčekov. Je známe, že ľudia majú viac alfa buniek ako zvieratá. Tieto zóny vylučujú hormóny zodpovedné za reakciu boja a letu. Glukagón, ktorý sa tu tvorí, prudko zvyšuje hladinu glukózy, zlepšuje prácu kostrového svalstva a zrýchľuje činnosť srdca. Glukagón tiež stimuluje produkciu adrenalínu.

Glukagón je určený pre krátkodobý vplyv. Rýchlo sa zničí v krvi. Po druhé významnú funkciu Táto látka antagonizuje inzulín. Glukagón sa uvoľňuje, keď prudký pokles krvná glukóza. Takéto hormóny sa podávajú v nemocniciach pacientom s hypoglykemickými stavmi a kómou.

Beta bunky

Tieto oblasti parenchýmového tkaniva vylučujú inzulín. Sú najpočetnejšie (asi 80% buniek). Možno ich nájsť nielen v ostrovčekoch, ale v acini a kanáloch sú jednotlivé zóny sekrécie inzulínu.

Funkciou inzulínu je znižovať koncentrácie glukózy. Hormóny robia bunkové membrány priepustnými. Vďaka tomu sa molekula cukru rýchlo dostane dovnútra. Ďalej aktivujú reťazec reakcií, ktoré produkujú energiu z glukózy (glykolýza) a ukladajú ju do rezervy (vo forme glykogénu), pričom z nej tvoria tuky a bielkoviny. Ak inzulín nevylučujú bunky, vzniká diabetes 1. typu. Ak hormón nepôsobí na tkanivo, vzniká diabetes mellitus 2. typu.

Produkcia inzulínu je náročný proces. Jeho hladinu môžu zvýšiť sacharidy z potravy a aminokyseliny (najmä leucín a arginín). Inzulín sa zvyšuje so zvýšením vápnika, draslíka a niektorých hormonálne aktívnych látok (ACTH, estrogén a iné).

C-peptid sa tvorí aj v beta zónach. Čo to je? Toto slovo označuje jeden z metabolitov, ktorý vzniká pri syntéze inzulínu. IN V poslednej dobe táto molekula má dôležité klinický význam. Keď sa vytvorí molekula inzulínu, vytvorí sa jedna molekula C-peptidu. Ale ten druhý má v tele dlhšiu životnosť (inzulín netrvá dlhšie ako 4 minúty a C-peptid asi 20). C-peptid klesá pri diabetes mellitus 1. typu (na začiatku sa tvorí málo inzulínu) a stúpa pri cukrovke 2. typu (inzulínu je veľa, ale tkanivá naň nereagujú), pri inzulinóme.

Delta bunky

Sú to zóny pankreatického tkaniva Langerhansových buniek, ktoré vylučujú somatostatín. Hormón inhibuje uvoľňovanie enzýmov. Látka spomaľuje aj iné orgány endokrinný systém(hypotalamus a hypofýza). Používa sa na klinike syntetický analóg alebo Sandostatin. Liečivo sa aktívne podáva počas záchvatov pankreatitídy a operácií pankreasu.

Delta bunky produkujú malé množstvá vazoaktívneho črevného polypeptidu. Táto látka znižuje tvorbu kyseliny chlorovodíkovej v žalúdku a zvyšuje obsah pepsinogénu v žalúdočnej šťave.

PP bunky

Tieto oblasti Langerhansových zón produkujú pankreatický polypeptid. Táto látka inhibuje činnosť pankreasu a stimuluje činnosť žalúdka. PP buniek je veľmi málo - nie viac ako 5%.

Epsilon bunky

Posledné úseky Langerhansových zón sú extrémne zriedkavé - menej ako 1% z celkového bazénu. Syntetizujú ghrelín. Tento hormón stimuluje chuť do jedla. Ghrelín produkujú okrem pankreasu aj pľúca, obličky, črevá a pohlavné orgány.

Skupiny takýchto buniek objavil už v roku 1869 vedec Paul Langerhans, po ktorom boli pomenované. Bunky ostrovčekov sú sústredené prevažne v chvoste pankreasu a tvoria 2 % hmoty orgánu. Celkovo je v parenchýme asi 1 milión ostrovčekov.

Ukázalo sa, že u novorodencov ostrovčeky zaberajú 6% celkovej hmoty orgánu. Ako telo starne, podiel štruktúr s endokrinnou aktivitou klesá. Vo veku 50 rokov zostáva len 1-2%. Počas dňa Langerhansove ostrovčeky vylučujú 2 mg inzulínu.

Z akých buniek sa skladajú ostrovčeky?

Langerhansove ostrovčeky obsahujú rôzne, morfologicky a funkčne, bunky.

Endokrinný segment pankreasu zahŕňa:

Alfa bunky – produkujú glukagón, ktorý je antagonistom inzulínu a zvyšuje hladinu glukózy v plazme. Zaberajú 20% hmotnosti zostávajúcich buniek.
Beta bunky – syntetizujú inzulín a amelín. Tvoria 80% hmoty ostrova.
Delta bunky – zabezpečujú produkciu somatostatínu, ktorý môže inhibovať sekréciu iných žliaz. Tieto bunky tvoria 3 až 10 % celkovej hmoty.
PP bunky – produkujú pankreatický polypeptid. Je zodpovedný za posilňovanie žalúdočná sekrécia a potlačenie funkcie pankreasu.
Bunky Epsilon vylučujú ghrelín, ktorý je zodpovedný za pocit hladu.

Prečo sú potrebné ostrovy a ako sú usporiadané?

Langerhansove ostrovčeky sú zodpovedné za udržiavanie rovnováhy sacharidov v tele a fungovanie ostatných endokrinných orgánov. Majú bohaté zásobenie krvou, sú inervované vagusom a sympatické nervy. Medzi ostrovčekmi sú neuroinzulárne komplexy. Ontogeneticky sa bunky ostrovčekov tvoria z epitelového tkaniva.

Ostrovček má zložitú štruktúru a každý z nich je plne funkčný aktívne vzdelávanie. Jeho štruktúra podporuje výmenu biologicky aktívnych látok medzi inými žľazami za súčasného vylučovania inzulínu. Bunky ostrovčekov sú usporiadané vo forme mozaiky, to znamená, že sú navzájom zmiešané. Exokrinná štruktúra pankreasu môže byť reprezentovaná zhlukmi niekoľkých buniek a veľkých ostrovčekov.

Je známe, že zrelý ostrovček v parenchýme má usporiadanú organizáciu. Je obkľúčený spojivové tkanivo, má lalôčiky a dovnútra prechádzajú krvné kapiláry. Stred laloku je vyplnený beta bunkami a na periférii sa nachádzajú alfa a delta bunky. Dá sa povedať, že štruktúra ostrova priamo súvisí s jeho veľkosťou.

Aká je endokrinná funkcia ostrovčekov a prečo sa proti nim tvoria protilátky?
Pri interakcii buniek ostrovčekov sa vytvára mechanizmus spätnej väzby. Vplyv buniek v okolí:

Inzulín má aktivačný účinok na beta bunky a inhibuje alfa bunky.
Glukagón aktivuje alfa bunky, ktoré následne ovplyvňujú delta bunky.
Somatostatín inhibuje fungovanie alfa a beta buniek.

Pri narušení imunitných mechanizmov proti beta bunkám vznikajú protilátky, ktoré ich ničia a vedú k rozvoju diabetes mellitus.

Prečo sa ostrovčeky transplantujú?

Transplantácia ostrovčekov slúži ako dôstojná alternatíva k transplantácii pankreasu alebo inštalácii umelého orgánu. Tento zásah dáva pacientom s cukrovkou šancu obnoviť štruktúru beta buniek. Uskutočnili sa klinické štúdie, v ktorých sa bunky ostrovčekov od darcov transplantovali pacientom s diabetom 1. typu. Výsledkom testov bolo zistené, že takýto zásah vedie k obnoveniu regulácie hladín sacharidov. Pacienti s cukrovkou podstupujú silnú imunosupresívnu terapiu, aby zabránili odmietnutiu darcovského tkaniva.

Alternatívnym zdrojom materiálu na opravu ostrovčekov sú kmeňové bunky. Môžu byť relevantné, pretože rezervy darcovských buniek sú obmedzené. Regeneratívna medicína sa rýchlo rozvíja a ponúka nové spôsoby liečby v mnohých oblastiach. Je dôležité obnoviť toleranciu imunitného systému, pretože aj nové transplantované bunky budú po určitom čase zničené.

Xenotransplantácia — transplantácia pankreasu z prasaťa — má sľub. Pred objavením inzulínu sa extrakty z bravčového pankreasu používali na liečbu cukrovky. Je známe, že ľudský a bravčový inzulín sa líšia len v jednej aminokyseline.
Štúdium štruktúry a funkcie Langerhansových ostrovčekov má veľkú perspektívu, keďže diabetes mellitus vzniká v dôsledku poškodenia ich štruktúry.