До края на този раздел ще можете да:
- Опишете местоположението и структурата на панкреаса, както и морфологията и функцията на панкреатичните островчета
- Сравнете и сравнете функциите на инсулина и глюкагона
The панкреас е дълъг, тънък орган, повечето от който е разположен отзад на долната половина на стомаха (Фигура 1). Въпреки че това е предимно екзокринна жлеза, секретираща различни храносмилателни ензими, панкреасът има ендокринна функция. Неговата панкреатични островчета- клъстери от клетки, известни преди като островчета Лангерханс - секретират хормоните глюкагон, инсулин, соматостатин и панкреатичен полипептид (PP).
Клетки и секрети на панкреатичните островчета
Всеки от панкреатичните островчета съдържа четири разновидности клетки:
- The алфа клетка произвежда хормон глюкагон и съставлява приблизително 20 процента от всеки остров. Глюкагонът играе важна роля в регулирането на кръвната захар; ниските нива на глюкоза в кръвта стимулират нейното освобождаване.
- The бета клетка произвежда хормона инсулин и съставлява приблизително 75 процента от всеки остров. Повишените нива на глюкоза в кръвта стимулират отделянето на инсулин.
- The делта клетка съставлява четири процента от островните клетки и секретира пептидния хормон соматостатин. Спомнете си, че соматостатинът също се освобождава от хипоталамуса (като GHIH), а стомахът и червата също го секретират. Инхибиращ хормон, панкреатичният соматостатин инхибира освобождаването както на глюкагон, така и на инсулин.
- The PP клетка представлява около един процент от островните клетки и секретира панкреатичния полипептиден хормон. Смята се, че играе роля в апетита, както и в регулирането на екзокринната и ендокринната секреция на панкреаса. Панкреатичният полипептид, освободен след хранене, може да намали допълнителната консумация на храна; обаче се освобождава и в отговор на гладуване.
Регулиране на нивата на кръвната глюкоза от инсулин и глюкагон
Глюкозата е необходима за клетъчното дишане и е предпочитаното гориво за всички телесни клетки. Тялото черпи глюкоза от разграждането на съдържащите въглехидрати храни и напитки, които консумираме. Глюкозата, която не се приема веднага от клетките за гориво, може да се съхранява от черния дроб и мускулите като гликоген или да се превърне в триглицериди и да се съхранява в мастната тъкан. Хормоните регулират както съхранението, така и усвояването на глюкозата според нуждите. Рецепторите, разположени в панкреаса, усещат нивата на глюкоза в кръвта и впоследствие клетките на панкреаса секретират глюкагон или инсулин, за да поддържат нормални нива.
Глюкагон
Рецепторите в панкреаса могат да усетят спада в нивата на кръвната глюкоза, например по време на периоди на гладуване или при продължително раждане или упражнения (Фигура 2). В отговор алфа клетките на панкреаса секретират хормона глюкагон, което има няколко ефекта:
- Той стимулира черния дроб да преобразува запасите си от гликоген обратно в глюкоза. Този отговор е известен като гликогенолиза. След това глюкозата се освобождава в кръвообращението за използване от телесните клетки.
- Той стимулира черния дроб да поеме аминокиселини от кръвта и да ги превърне в глюкоза. Този отговор е известен като глюконеогенеза.
- Той стимулира липолизата, разграждането на съхраняваните триглицериди до свободни мастни киселини и глицерол. Част от освободения в кръвния поток свободен глицерол преминава към черния дроб, който го превръща в глюкоза. Това също е форма на глюконеогенеза.
Взети заедно, тези действия повишават нивата на кръвната захар. Дейността на глюкагона се регулира чрез механизъм за отрицателна обратна връзка; повишаването на нивата на глюкоза в кръвта инхибира по-нататъшното производство и секреция на глюкагон.
Фигура 2. Концентрацията на глюкоза в кръвта се поддържа здраво между 70 mg/dL и 110 mg/dL. Ако концентрацията на глюкоза в кръвта се повиши над този диапазон, се отделя инсулин, който стимулира телесните клетки да отстраняват глюкозата от кръвта. Ако концентрацията на глюкоза в кръвта падне под този диапазон, се освобождава глюкагон, който стимулира телесните клетки да отделят глюкоза в кръвта.
Инсулин
Основната функция на инсулин е да улесни усвояването на глюкозата в телесните клетки. Червените кръвни клетки, както и клетките на мозъка, черния дроб, бъбреците и лигавицата на тънките черва, нямат инсулинови рецептори в клетъчните си мембрани и не се нуждаят от инсулин за усвояване на глюкоза. Въпреки че всички други телесни клетки се нуждаят от инсулин, ако искат да приемат глюкоза от кръвта, скелетните мускулни клетки и мастните клетки са основните цели на инсулина.
Наличието на храна в червата предизвиква освобождаването на хормони на стомашно-чревния тракт, като зависим от глюкоза инсулинотропен пептид (известен преди като стомашен инхибиторен пептид). Това от своя страна е първоначалният тригер за производството и секрецията на инсулин от бета клетките на панкреаса. След като настъпи усвояването на хранителни вещества, произтичащият скок на нивата на кръвната глюкоза допълнително стимулира секрецията на инсулин.
Точно как инсулинът улеснява усвояването на глюкозата не е напълно ясно. Изглежда обаче, че инсулинът активира рецептор на тирозин киназа, задействайки фосфорилирането на много субстрати в клетката. Тези множество биохимични реакции се сближават, за да подпомогнат движението на вътреклетъчните везикули, съдържащи улесняващи глюкозни транспортери към клетъчната мембрана. При липса на инсулин, тези транспортни протеини обикновено се рециклират бавно между клетъчната мембрана и клетъчната вътрешност. Инсулинът задейства бързото движение на натрупване на везикули с транспортер на глюкоза към клетъчната мембрана, където те се сливат и излагат глюкозните транспортери на извънклетъчната течност. След това транспортьорите преместват глюкозата чрез улеснена дифузия във вътрешността на клетката.
Практически въпрос
Гледайте видеоклипа, за да видите анимация, описваща местоположението и функцията на панкреаса. Какво се обърква във функцията на инсулина при диабет тип 2?
Инсулинът също така намалява нивата на кръвната глюкоза чрез стимулиране на гликолизата, метаболизма на глюкозата за генериране на АТФ. Освен това, той стимулира черния дроб да превръща излишната глюкоза в гликоген за съхранение и инхибира ензимите, участващи в гликогенолизата и глюконеогенезата. И накрая, инсулинът насърчава синтеза на триглицериди и протеини. Секрецията на инсулин се регулира чрез механизъм за отрицателна обратна връзка. Тъй като нивата на кръвната захар намаляват, по-нататъшното освобождаване на инсулин се инхибира. Хормоните на панкреаса са обобщени в таблица 1.