Фізіологія підшлункової залози

    Термін  діабет без уточнення часто вживають для цукрового діабету, який зв’язаний  із дуже високим рівнем цукру в  сечі, але є й інші хвороби, які  називають діабет. Найвідоміший із них нецукровий діабет, при якому цукру в сечі немає: він може бути викликаний порушенням нирок або гіпофізу[15]. 

3.     Глюкагон

 
 

    Другий  гормон підшлункової залози — глюкагон — виділяється                 α-клітинами білих отрівцевих епідермоцитів [6].

    Глюкагон  впливає головним чином на печінку, де негайно стимулює глікогеноліз, а через більш продовгуватий час - глюконеогенез і кетогенез [3,2]. 

1. Фізіологічні  ефекти глюкагону

 
 

    Глюкагон  взаємодіє з рецептором і активує цАМФ, збільшуючи продукцію цАМФ. Біологічні ефекти глюкагону, як правило, пояснюють активацією цАМФ-залежної протеїнкінази, але на сучасному етапі, коли виявляється все більше другий посередник, це можна вважати надмірним спрощенням ситуації. Глюкагон сприяє розщепленню не тільки глікогену, але також білків і триацілгліцеролов. Він інгібує синтез білку і стимулює активність лізосом. Глюкагон стимулює ліполіз, викликаючи фосфорилювання і тим самим активацію триацилгліцеролів ліпази («гормон-чутливий»), а також сильно інгібує ліпогенез. В умовах зниженого окислення глюкози, що часто супроводжує дію глюкагону, це призводить до кетогенезу [4].

    Глюкагон - один з основних фізіологічних  антагоністів інсуліну особливо ефективний при дефіциті останнього. З іншого боку, часто не вдається виявити біологічні ефекти інсуліну на печінку, якщо вона не піддається впливу глюкагону. На відміну від інсуліну, глюкагон підвищує рівень цукру в крові, в зв’язку з чим його називають гіперглікеміносним гормоном Глюкагон стимулює всередині клітини перехід неактивної фосфорилази (ферменту, який приймає участь в розщепленні глікогену з утворенням глюкози) в активну форму і тим самим підсилює розщеплення глікогену (в печінці, але не в м’язах), підвищюючи рівень цукру в крові. Одночасно глюкагон стимулює синтез глікогену в печінці із амінокислот. Глюкагон гальмує синтез жирних кислот в печінці, але активує печінкову ліпазу, сприяючи розщепленню жирів. Він стимулює також розщеплення жиру в жировій тканині. Глюкагон підвищує скоротливу функцію міокарду, не впливаючи на його збуджуваність. Також глюкагон сприяє розщепленню не тільки глікогену, але також білків і триацилгліцеролів. Він інгібує синтез білка і стимулює активність лізосом.

    У реакціях α- і β-клітин на стимуляцію амінокислотами є як подібності, і відмінності. Аргінін і лейцин стимулюють секреторну активність обох типів клітин, але аланін - основний субстрат глюконеогенезу - вибірково стимулює секрецію глюкагону, але не інсуліну [2,5,8]. 

2. Регуляція секреції глюкагону

 
 

    Регуляція секреції глюкагону також здійснюється через стимуляцію глюкорецепторів у передньому гіпоталамусі, які реагують на змінy рівня глюкози в крові так, при його підвищенні відбувається гальмування секреції глюкагону, а при зниженні — її збільшення. На утворення глюкагону в            α-клітинах впливають і соматотропін аденогіпофіза, який підвищує активність α-клітин [10].

    Глюкоза стимулює секрецію інсуліну та пригнічує  секрецію глюкагону. Для виникнення відповідної реакції, як в β- , так  і в α-клітинах необхідне окислення глюкози, причому в обох випадках метаболізм глюкози приводить до підвищення внутрішньоклітинної концентрації іонів Са²⁺. Але в α-клітинах збільшення концентрації Са²⁺ блокує секрецію глюкагону [5]. 

4.     Соматостатин

 
 

    δ-клітини підшлункової залози продукують соматостатин. Соматостатин пригнічує секрецію гіпоталамусом соматотропін-рилізинг-гормону і секрецію передньою часткою гіпофіза соматотропного гормону та тиреотропного гормону.

    Крім  того, він пригнічує також секрецію різних гормонально активних пептидів і серотоніну, продукованих в шлунку, кишечнику, печінки та підшлункової залози. Зокрема, він знижує секрецію інсуліну, глюкагону, гастрину, холецистокініну, вазоактивного інтестинального пептиду.

    Соматостатин  інгібує секрецію не тільки інсуліну та глюкагону, але і багатьох інших  гормонів. Для пояснення інгібуючого  ефекту соматостатину на секреторні  процеси запропоновано лише 2 механізми: 1) блокада дії цАМФ та 2) гальмування  транспорту іонів Са²⁺ [2,5]. 

3. Регуляція секреторної активності острівцевих клітин

 
 

    Острівцеві клітини — це чутливі елементи, які реагують на присутність в середовищі поживних речовин і гормонів підвищенням або гальмуванням секреції запасаючого гормону. Ендокринні панкреатичні клітини виділяють свій секрет в кров воротної вени, де концентрація відповідних гормонів виявляється вищою, ніж в периферичній венозній або артеріальній крові (Таб. 1.1.).

    Перш за все, як вже відмічалось, острівцеві гормони, які виробляються одним типом клітин, впливають на секреторну активність сусідніх клітин. Це, вочевидь, має важливе фізіологічне значення [5,9,11]. 

     Таблиця 1.1. - Фактори, які стимулюють ( ) та гальмують ( ) секрецію інсуліну та глюкагону

 

    На  секреторну активність острівцевих клітин головним чином впливають поживні речовини метаболізм котрих в свою чергу контролюється гормонами цих же клітин. Так, основним сигналом для секреції інсуліну служить глюкоза, і резерви інсуліну, як правило, оцінюють за допомогою глюкозотолерантного тесту [2,5].

    Білкова їжа або суміш амінокислот стимулює секрецію як інсуліну, так і глюкагону. Це є в повній мірі виправдано, оскільки секреція одного інсуліну могла би викликати гіпоглікемію, а одночасний викид глюкагону компенсує ефект інсуліну, стимулюючи глікогеноліз і глюконеогенез. Під час прийому змішанної їжі глюкоза інгібує секрецію глюкагону і попереджує його викид під дією амінокислот.

    Багаточисленні дані свідчать про участь нейромедіаторів в модуляції ендокринної функції підшлункової залози. Переріз блукаючого нерву знижує секрецію інсуліну, тоді як ацетилхолін і споріднені йому сполуки підвищують її. Ацетилхолін стимулює і секрецію глюкагону. Катехоламіни — адреналін і норадреналіну — гальмують секрецію інсуліну (через α-рецептори) і стимулють викид глюкагону. В якійсь мірі глікогенолітичний ефект екзогенно введеного адреналіну, ймовірно, обумовлений його глюкагон – стимулюючою дією [5].

    Ігібуючий ефект симпатичної стимуляції і катехоламінів крові на секрецію інсуліну при стресі складає частину складної стереотипічної реакції на травму і грає важливу роль в ході катаболічної фази стресорної реакції, яка є попередником фази відновлення.

    Багато  фармакологічних речовин стимулює або гальмує секрецію інсуліну. Препарати сульфонілсечовини стимулюють в основному першу фазу відповідної секреції інсуліну. 2-дезоксиглюкоза представляє собою конкурентний інгібітор ефекта глюкози, яка попереджує її дію на секрецію інсуліну; але сама по собі ця речовина не стимулює секрецію данного гормону. D-манногептулоза, так само як і діазоксид, також перешкоджає викиду інсуліну [5,8].

    Глюкоза, амінокислоти, гормони ШКТ і цАМФ стимулюють секрецію панкреатичного соматостатину. Адреналін і діазоксид інгібує її. Як правило, стимулятори і інгібітори секреції інсуліну впливають і на викид соматостатину. Біологічне значення соматостатину в цих умовах невідомі.

    Основний висновок з перелічених вище даних заключається в тому, що α-, β- і δ-клітини знаходяться під постійним впливом складного комплексу стимуляторів і інгібіторів, в нормі діючих сумісно, особливо в умовах, пов’язаних з прийомом їжі. Той факт, що глюкоза може стимулювати вивільнення інгібітору секреції інсуліну або що глюкагон стимулює секрецію свого антагоністу, імовірно, служить прикладом генерації одним і тим же стимулом як позитивного, так і негативного сигналу [2,5]. 

1.     Біологічна дія гормонів ШКТ

 
 

    ШКТ — це, безсумнівно, самий крупний ендокринний орган. Серед всмоктуючих клітин ціліндричного епітелію і екзокринних секреторних клітоин, які виділяють свій секрет в просвіт шлунка або кишечника, розташовані високоспеціалізовані клітини, з одного боку ті які приймають сигнал з просвіту ШКТ і секретуючі накопичені в гранулах гормоны з іншого боку — безпосередньо в кров (Рис. 1.3.) [5].

    Секреція кожної з них стимулується визначеною сукупністю хімічних сигналів. Потім секретуючий гормон надходить в підшлункову залозу і сенсибілізує відношення ендокринної клітини до дії звичайних харчових стимулів. Процес сенсибілізації реалізується до того, як поглинуті в ШКТ поживні речовини досягнуть в високій концентрації підшлункової залози. Таким чином, ендокрині клітини шлунку і кишечнику здатні «знімати пробу» з вмісту травного каналу і «попереджати» відповідні ендокрині клітини підшлункової залози про необхідність попередної діяльності, саме тому останні є завчасно готовими до виконання своєї ролі в метаболізмі надходячих поживних речовин [5,6]. 

                                           Ендокринна клітина            Епітеліальні 

     Просвіт кишечнику            кишечнику                         клітини 

                                              Чутлива поверхня             Ворсинчасті краї 

    

        Кров                                                Гормон        

    Рис. 1.3. - Ендокринна клітина кишечнику, як «прилад раннього оповіщення» 

    Після того як було встановлено, що глюкагон підсилює відповідну реакцію β-клітин на дію глюкози, виявилось, що аналогічним ефектом володіють і інші гормони ШКТ — гастрин, секретин, холецистокінін- панкреозимін. Дослідники прийшли до заключення, що інсулін гальмує секрецію шлункового інгібіторного пептиду, а запізнення секреції інсуліну у хворих діабетом дає можливість більш сильної сенсибілізації клітин цим пептидом, тобто забезпечує підвишену реакцію останніх на секреторний стимул. В наш час саме шлунковий інгібіторний пептид вважають основним гормоном ШКТ, який потенціює секрецію інсуліну [2,5].

    Вплив гормонів ШКТ на секреторну активнсть α-клітин вивчалось менш інтенсивно, але все ж деякі ефекти були описані. Панкреозимін, секреція котрого активирується амінокислотами, різко підсилює викид глюкагону при стимуляції α-клітин. Цей ефект бере участь в стимуляції секреції глюкагону білковою їжею.