Функции и патология островков Лангерганса: сбой выделяемых гормонов

Островки Лангерганса — один из структурных элементов поджелудочной железы, на долю которого у взрослого человека приходится около 2% ее массы. У детей этот показатель достигает 6%. Общее количество островков от 900 тысяч до миллиона.

Они разбросаны по всей железе, однако наибольшее скопление рассматриваемых элементов наблюдается в хвостовой части органа. С возрастом количество островков неуклонно уменьшается, что становится причиной развития диабета у пожилых людей.

Эндокринные островки поджелудочной железы состоят из 7 разновидностей клеток: пяти основных и двух вспомогательных. К массе основных относят альфа, бета, дельта, эпсилон и PP клетки, к числу дополнительных — D1 и энтерохромаффинные их разновидности. Последние свойственны железистому аппарату кишечника и в составе островков встречаются не всегда.

Остальные типы клеточных образований разбросаны по островку в хаотичном порядке. По мере роста лангергансового участка в нем уменьшается количество бета-клеток и увеличивается популяция их альфа-разновидности.

Средний диаметр молодой зоны Лангерганса составляет 100 мкм, зрелой — 150-200 мкм.

На заметку: не следует путать зоны и клетки Лангерганса. Последние являются эпидермальными макрофагами, захватывают и транспортируют антигены, опосредованно участвуя в развитии иммунного ответа.

Функции

Строение молекулы инсулина – основного гормона, синтезируемого зоной Лангерганса

Зоны Лангерганса в комплексе представляют собой гормонопродуцирующую часть поджелудочной железы. При этом каждый вид клеток продуцирует свой гормон:

1. Альфа-клетки синтезируют глюкагон — пептидный гормон, путем связывания со специфическими рецепторами запускающий процесс разрушения гликогена, накопленного в печени. При этом в крови повышается уровень сахара.
2. Бета-клетки создают инсулин, который влияет на усвоение сахаров, поступающих в кровь из пищи, увеличивает проницаемость клеток для молекул углеводов, способствует образованию и накоплению гликогена в тканях, обладает антикатаболическим и анаболическим действием (стимуляция синтеза жиров и белков).
3. Дельта-клетки отвечают за выработку соматостатина — гормона, угнетающего секрецию тиреотропного, а также части продуктов самой поджелудочной железы.
4. PP-клетки продуцируют панкреатический полипептид — вещество, действие которого направлено на стимуляцию выработки желудочного сока и частичное подавление функций островков.
5. Эпсилон-клетки образуют грелин — гормон, способствующий появлению чувства голода. Помимо структур железы, это вещество вырабатывается в кишечнике, плаценте, легких, почках.

Все из перечисленных гормонов так или иначе влияют на углеводный обмен, способствуя снижению или повышению уровня глюкозы в крови. Поэтому основной функцией островков является поддержание в организме адекватной концентрации свободных и депонированных углеводов.

Помимо этого, вещества, секретируемые поджелудочной железой, влияют на формирование мышечной и жировой массы, работу некоторых структур головного мозга (подавление секреции гипофиза, гипоталамуса).

Болезни поджелудочной железы, протекающие с поражением зон Лангерганса

Локализация поджелудочной железы – «завода» по производству инсулина и объекта трансплантации при сахарном диабете

Клетки островка Лангерганса в поджелудочной железе могут разрушаться при следующих патологических воздействиях и болезнях:

• Острые экзотоксикозы;
• Эндотоксикозы, связанные с некротическими, инфекционными или гнойными процессами;
• Системные заболевания (красная волчанка системного типа, ревматизм);
• Панкреонекроз;
• Аутоиммунные реакции;
• Пожилой возраст.
• Онкологические процессы.

Патология островковых тканей может протекать с их разрушением или разрастанием. Разрастание клеток происходит при опухолевых процессах. При этом сами опухоли являются гормонопродуцирующими и получают названия в зависимости от того, какой именно гормон вырабатывают (соматотропинома, инсулинома). Процесс сопровождается клиникой гиперфункции железы.

При деструкции железы критической считается потеря более чем 80% островков. При этом инсулина, который вырабатывают оставшиеся структуры, не хватает для полноценной переработки сахаров. Развивается диабет первого типа.

На заметку: СД 1-го и 2-го типов — разные болезни. При втором типе патологии рост уровня сахара связан с невосприимчивостью клеток к инсулину. Сами по себе зоны Лангерганса при этом функционируют без сбоев.

Разрушение гормонообразующих структур поджелудочной железы и развитие диабета характеризуется появлением у больного таких симптомов, как постоянная жажда, сухость во рту, полиурия, тошнота, нервная возбудимость, плохой сон, потеря веса на фоне удовлетворительного или усиленного питания. При значительном повышении уровня сахара (30 и более ммоль/литр при норме 3.3-5.5 ммоль/литр) появляется ацетоновый запах изо рта, нарушается сознание, развивается гипергликемическая кома.

До недавнего времени единственным методом лечения диабета являлись пожизненные ежедневные инъекции инсулина.

Сегодня гормон поставляется в организм больного с помощью инсулиновых помп и других устройств, не требующих постоянного инвазивного вмешательства.

Помимо этого, активно развиваются методики, связанные с пересадкой больному поджелудочной железы полностью или ее гормонопродуцирующих участков по отдельности.

Как стало понятно из вышесказанного, островки Лангерганса вырабатывают несколько жизненно важных гормонов, осуществляющих регуляцию углеводного обмена и анаболических процессов.

Деструкция этих зон приводит к развитию тяжелой патологии, связанной с необходимостью пожизненной гормональной терапии.

Во избежание подобного развития событий следует избегать чрезмерного потребления алкоголя, своевременно лечить инфекции и аутоиммунные заболевания, посещать врача при первых симптомах поражения поджелудочной железы.

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.

Группы таких клеток были обнаружены еще в 1869 ученым Паулом Лангергансом, в честь которого и названы. Клетки островков концентрированы преимущественно в хвосте поджелудочной железы и составляют 2% от массы органа. Всего в паренхиме насчитывается около 1 млн. островков.

Выявлено, что у новорожденных островки занимают 6% от всей массы органа. По мере взросления организма удельный вес структур, имеющих эндокринную активность, снижается. К 50-ти годам их остается всего 1-2%. В течение суток островки Лангерганса секретируют 2 мг инсулина.

Из каких клеток состоят островки?

Островки Лангерганса имеют в составе разные, морфологически и функционально, клетки.

Эндокринный сегмент поджелудочной железы включает:

• Альфа-клетки – продуцируют глюкагон, который является антагонистом инсулина и обеспечивает повышение уровня глюкозы в плазме крови. Занимают 20% от массы остальных клеток.
• Бета-клетки – синтезируют инсулин и амелин. Они составляют 80% от массы островка.
• Дельта-клетки – обеспечивают выработку соматостатина, который может угнетать секрецию других желез. Этих клеток от 3 до 10% от общей массы.
• РР-клетки – продуцируют панкреатический полипептид. Он отвечает за усиление желудочной секреции и подавление функции поджелудочной железы.
• Эпсилон-клетки – выделяют грелин, который отвечает за возникновение чувства голода.

Зачем нужны островки и как они устроены?

Островки Лангерганса отвечают за поддержание баланса углеводов в организме и работу других эндокринных органов. Они имеют обильное кровоснабжение, иннервируются блуждающими и симпатическими нервами. Среди островков находятся нейроинсулярные комплексы. Онтогенетически клетки островков образуются из эпителиальной ткани.

Островок имеет сложное строение и каждый из них является полноценным функционально активным образованием.

Его структура способствует обмену биологически активными веществами между другими железами для одновременной секреции инсулина. Клетки островков размещены в виде мозаики, то есть, перемешаны между собой.

Известно, что зрелый островок в паренхиме имеет упорядоченную организацию. Он окружен соединительной тканью, имеет дольки, а внутри проходят кровеносные капилляры. Центр дольки заполнен бета-клетками, а на периферии расположились альфа- и дельта-клетки. Можно сказать, что строение островка напрямую связано с его размером.

В чем заключается эндокринная функция островков и почему против них образуются антитела?
При взаимодействии островковых клеток формируется механизм обратной связи. Клетки оказывают влияние на рядом расположенные:

• Инсулин оказывает активирующее влияние на бета-клетки и угнетает альфа-клетки.
• Глюкагон активирует альфа-клетки, которые в свою очередь воздействуют на дельта-клетки.
• Соматостатин угнетает работу альфа- и бета-клеток.

При нарушении иммунных механизмов против бета-клеток образуются антитела, которые их разрушают и приводят к развитию сахарного диабета.

Для чего делают пересадку островков?

Трансплантация островкового аппарата служит достойной альтернативой пересадке поджелудочной железы или установке искусственного органа. Такое вмешательство дает шанс больным сахарным диабетом восстановить структуру бета-клеток.

Проводились клинические исследования, в которых больным сахарным диабетом 1 типа были пересажены островковые клетки от доноров. В результате испытаний, выявлено, что такое вмешательство приводит к восстановлению регуляции уровня углеводов.

Больным сахарным диабетом проводится мощная иммуносупрессивная терапия, для предупреждения отторжения донорских тканей.

Альтернативным источником материала для восстановления островков являются стволовые клетки. Они могут быть актуальными, так как резервы донорских клеток ограничены. Регенерационная медицина быстро развивается, предлагает новые методы лечения во многих областях. Важно восстановить толерантность иммунной системы, так как новые пересаженные клетки также будут разрушены через определенный промежуток времени.

Имеет перспективу ксенотрансплантация – пересадка поджелудочной железы от свиньи. До открытия инсулина, экстракты из свиной поджелудочной использовали для лечения сахарного диабета.

Известно, что инсулин человека и свиной отличается только одной аминокислотой.

Изучение строения и функции островков Лангерганса имеет большие перспективы, так как сахарный диабет развивается из-за поражения их структуры.

Источник: https://eegarderob.ru/stroenie-ostrovkov-langergansa-funkcii-i-patologiya-ostrovkov-langergansa.html

Гормоны поджелудочной железы

Гормонами называются вещества, синтезируемые крупными эндокринными железами и особыми железистыми клетками во внутренних органах. Их роль для организма заключается в контроле и регулировании метаболических биохимических процессов.

Гормоны поджелудочной железы вырабатываются в органе пищеварительной системы, связаны с перевариванием пищи и усвоением ее полезных составляющих. Через общую систему гипоталамо-гипофизарного управления подчиняются влиянию необходимости изменений обмена веществ. Чтобы понять особенности деятельности поджелудочной железы, необходим небольшой урок анатомии и физиологии.

Строение и функции

Поджелудочная железа является самой крупной среди эндокринных. Расположена забрюшинно. В строении различают: округлую головку, более широкое тело и удлиненный хвост. Головка — наиболее широкая часть, окружена тканями двенадцатиперстной кишки. Ширина доходит в норме до пяти см, толщина составляет 1,5–3 см.

Тело — имеет переднюю, заднюю и нижнюю грани. Спереди прилегает к задней поверхности желудка. Нижним краем доходит до второго поясничного позвонка. Длина составляет 1,75–2,5 см. Хвостовая часть — направлена кзади и влево. Контактирует с селезенкой, надпочечником и левой почкой. Общая длина железы составляет 16–23 см, а толщина уменьшается от трех см в зоне головки до 1,5 см в хвосте.

Вдоль железы идет центральный (Вирсунгиев) проток. По нему пищеварительный секрет непосредственно попадает в двенадцатиперстную кишку. Структура паренхимы складывается из двух основных частей: экзокринной и эндокринной. Они отличаются по функциональному значению и строению.

Их недостаток тяжело отражается на процессах усвоения белков, жиров и углеводов. Эндокринная часть — образована скоплением клеток в особые островки Лангерганса.

Именно здесь происходит секреция важных для организма гормональных веществ.

Какие гормоны вырабатывает поджелудочная железа?

Возможности науки с каждым годом расширяют сведения о роли гормонов поджелудочной железы, позволяют выявлять новые формы, их влияние и взаимодействие. Поджелудочная железа выделяет гормоны, участвующие в обмене веществ в организме:

• инсулин;
• глюкагон;
• соматостатин;
• панкреатический полипептид;
• гастрин.

До некоторого времени к гормонам поджелудочной железы относилось вещество С-пептид. Затем было доказано, что оно представляет собой частичку молекулы инсулина, оторванную при синтезе. Определение этого вещества сохраняет свою важность при анализе обнаружения количества инсулина в крови, поскольку его объем пропорционален основному гормону. Это используется в клинической диагностике.

В экстракте ткани железы обнаружены еще гормональные вещества ваготонин и центропнеин.

В эндокринной части железы клетки делят на четыре главных типа:

• альфа-клетки — составляют до 20% общей массы, в них синтезируется глюкагон;
• бета-клетки — основная разновидность, на них приходится 65–80%, продуцируют необходимый инсулин, для этих клеток свойственно постепенное разрушение с возрастом человека, их количество к старости уменьшается;
• дельта-клетки — занимают примерно 1/10 часть от общего числа, они вырабатывают соматостатин;
• РР-клетки — обнаруживаются в небольшом количестве, отличаются способностью к синтезу панкреатического полипептида;
• G-клетки — вырабатывают гастрин (совместно со слизистой оболочкой желудка).

Характеристика гормонов поджелудочной железы

Мы рассмотрим основные функции гормонов по их строению, действию на органы и ткани организма человека.

Инсулин

Представляет по строению полипептид. Структура состоит из двух цепочек аминокислот, соединенных «мостиками». Природа образовала наиболее похожий по строению с человеческим инсулин у свиней и кроликов.

Эти животные оказались наиболее пригодными для получения препаратов из гормонов поджелудочной железы. Гормон вырабатывается бета-клетками из проинсулина с помощью отделения с-пептида.

Выявлена структура, где происходит этот процесс — аппарат Гольджи.

Главная задача инсулина — регулировать концентрацию глюкозы в крови с помощью ее проникновения в жировые и мышечные ткани организма.

Инсулин способствует усиленному поглощению глюкозы (повышает проницаемость клеточных оболочек), накоплению ее в виде гликогена в мышцах и печени.

Запасы используются организмом при резком росте потребности в энергии (повышении физической нагрузки, заболевании).

Однако инсулин препятствует этому процессу. Он также не дает расщепляться жирам и образовывать кетоновые тела. Стимулирует синтез жирных кислот из продуктов обмена углеводов.

Снижает уровень холестерина, предупреждает атеросклероз.

Важна роль гормона в белковом обмене: он активизирует расход нуклеотидов и аминокислот с целью синтеза ДНК, РНК, нуклеиновых кислот, задерживает распад белковых молекул.

В продолговатом мозге существует зона, именуемая гипоталамусом. В ней находятся ядра, куда поступает информация об избытке глюкозы. Обратный сигнал идет по нервным волокнам к бета-клеткам поджелудочной железы, тогда образование инсулина усиливается.

При снижении уровня глюкозы в крови (гипогликемии) ядра гипоталамуса тормозят свою активность, соответственно снижается секреция инсулина. Таким образом, высшие нервные и эндокринные центры регулируют обмен углеводов. Со стороны вегетативной нервной системы на регуляцию выработки инсулина влияют блуждающий нерв (стимулирует), симпатический (блокирует).

Доказано, что глюкоза способна непосредственно действовать на бета-клетки островков Лангерганса и высвобождать инсулин. Большое значение имеет активность разрушающего инсулин фермента (инсулиназы). Она максимально сосредоточена в паренхиме печени и в мышечной ткани. При прохождении крови сквозь печень разрушается половина инсулина.

Глюкагон

Гормон, как и инсулин является полипептидом, но в структуре молекулы присутствует только одна цепочка аминокислот. По своим функциям считается антагонистом инсулина. Образуется в альфа-клетках. Основное значение — расщепление липидов жировой ткани, увеличение концентрации глюкозы в крови.

Совместно с другим гормоном, который также выделяет поджелудочная железа, соматотропином и гормонами надпочечников (кортизолом и адреналином) он защищает организм от резкого падения энергетического материала (глюкозы). Кроме того, важна роль:

• в усилении почечного кровотока;
• нормализации уровня холестерина;
• активации способности печеночной ткани к регенерации;
• в выведении натрия из организма (снимает отеки).

Механизм действия связан во взаимодействии с рецепторами клеточной мембраны.

В результате увеличивается активность и концентрация в крови фермента аденилатциклазы, что стимулирует процесс распада гликогена до глюкозы (гликогенолиз). Регуляция секреции осуществляется уровнем глюкозы в крови.

При повышении тормозится выработка глюкагона, понижение активизирует продуцирование. Центральное воздействие оказывает передняя доля гипофиза.

Соматостатин

По биохимическому строению относится к полипептидам. Способен тормозить вплоть до полного прекращения синтез таких гормонов, как инсулин, тиреотропных, соматотропина, глюкагона. Именно этот гормон может подавлять секретирование пищеварительных ферментов и желчи.

Нарушение выработки способствует патологиям, связанным с пищеварительной системой. Тормозит секрецию глюкагона путем блокирования поступления в альфа-клетки ионов кальция. На действие влияет гормон роста соматотропин передней доли гипофиза через повышение активности альфа-клеток.

Полипептид

Гормон синтезируют PP-клетки. Он считается антагонистом холецистокинина. Подавляет секреторные функции и активизирует продуцирование желудочного сока. Действие еще недостаточно изучено. Известно, что он участвует в торможении бурного поступления в кровь билирубина, трипсина, желчи, расслаблении мышечной стенки желчного пузыря, подавляет выработку некоторых пищеварительных ферментов.

Пока ученые сходятся во мнении, что основной задачей этого гормона является — экономия ферментов, желчи.

Продуцируется двумя органами — желудком и поджелудочной железой (в меньшем объеме). Контролирует деятельность всех гормонов, участвующих в пищеварении.

По числу аминокислотного состава известны 3 вида: микрогастрин — в структуре молекулы 14 аминокислот, малый — в составе 17 разновидностей, большой — формула содержит 34 аминокислоты.

Нарушение синтеза вызывает сбой в работе желудка и кишечника. В клинической практике важен анализ на гастрин.

Другие активные вещества

Выявлены и другие, но не менее значимые гормоны, синтезируемые в поджелудочной железе:

• Липокаин — стимулирует образование липидов и окисление жирных кислот, защищает печень от жировой дистрофии.
• Ваготонин — повышает тонус блуждающего нерва, усиливает его воздействие на внутренние органы.
• Центропнеин — возбуждает дыхательный центр продолговатого мозга, помогает в расслаблении мускулатуры бронхов. Усиливает возможность гемоглобина связываться с кислородом и этим улучшает его транспорт в ткани.
• Тиролиберин (другие названия «тиреотропин-рилизинг-фактор», «тиреорелин») — основное место синтеза — гипоталамус, но в малом количестве образуется в островках Лангерганса, желудочно-кишечном тракте, в других нервных ядрах мозга, в эпифизе. Способствует усилению продуцирования в передней доле гипофиза тиреотропного гормона и пролактина, обеспечивающего лактацию у женщин после родов.

Какие применяются лекарственные препараты гормонов поджелудочной железы?

Наиболее известны препараты из инсулина, выпускаемые разными фармацевтическими компаниями. Их отличия заключаются в трех признаках:

• в происхождении;
• скорости наступления и продолжительности действия;
• способе очистки, а также степени чистоты.

В зависимости от происхождения выделяют:

• природные (естественные) средства, изготовленные из поджелудочных желез свиней и крупного рогатого скота (Актрапид, Инсулин ленте GPP, Ультраленте МС, Монотард МС);
• синтетические — получают тонкими методами генной инженерии, составления комбинаций ДНК (Актрапид НМ, Изофан НМ, Хомофан, Хумулин и другие).

По времени начала эффекта и продолжительности действия различают препараты:

• быстрого и одновременно короткого действия (Инсуман рапид, Актрапид, Актрапид НМ,), они начинают действовать уже спустя 15–30 минут после поступления, длительность составляет до 8 часов;
• средней продолжительности — (Хумулин Н, Инсулонг СПП, Хумулин ленте, Монотард МС), начало через 1–2 часа, длительность до 24 часов);
• средней продолжительности + инсулины короткого действия (Актрафан НМ, Инсуман комб., Хумулин М-1) — большая группа, в которой для каждого препарата определены свои параметры, но начинается действие всех спустя 30 минут.

Подробную классификацию препаратов учитывают врачи эндокринологи при выборе для лечения конкретного пациента после его обследования.

Синтетический препарат Глюкагон вводят внутривенно в качестве помощи от передозировки инсулина. Соматостатин близких животных используется для создания лекарственных средств в терапии заболеваний, связанных с гиперфункцией гормона роста. Очень важен при акромегалии. Болезнь возникает во взрослом возрасте, проявляется усиленным ростом костей черепа, стоп, увеличением некоторых частей тела.

Биологическая роль гормонов поджелудочной железы незаменима для здорового организма. Практически они обеспечивают перевод пищевых продуктов в необходимую энергию.

В клетках, которых идет выработка гормонов, нет специальных протоков или выводных путей. Они свой секрет выделяют непосредственно в кровоток и быстро разносят по организму.

Нарушенные функции, сбой продуцирования угрожают человеку опасными заболеваниями.

Источник: https://vrbiz.ru/raznoe/gormony-podzheludochnoy-zhelezy

Островок Лангерганса поджелудочной железы. Островки Лангерганса: типы клеток, особенности и строение

Поджелудочная железа считается одним из жизненно важных органов. Она не только активно участвует в процессе переваривания пищи, но и имеет эндокринные функции.

Внутренняя секреция осуществляется благодаря специальным клеткам, расположенным в хвосте данного анатомического образования. Место, в котором вырабатываются гормоны поджелудочной железы, называется островок Лангерганса.

Это анатомическое образование имеет огромное функциональное значение. Благодаря ему обеспечивается углеводный обмен.

Что такое островок Лангерганса: предназначение

Эндокринные клетки расположены по всему организму. Одним из мест их скопления является поджелудочная железа. Островки Лангерганса локализованы в хвостовой части органа.

Они представляют собой клеточные скопления, вырабатывающие биологически активные вещества – гормоны. Значение островков Лангерганса огромное. Оно заключается в продукции нормального количества гормонов, необходимых для обменных процессов.

Островки Лангерганса поджелудочной железы имеют следующие функции:

1. Контроль гликемии.
2. Регуляция активности ферментов.
3. Участие в жировом обмене.

Благодаря нормальной работе островкового аппарата не развиваются такие состояния, как сахарный диабет и гипогликемия. Повреждение клеток возникает при острых и хронических воспалениях – панкреатитах.

Гистологическое строение островков

Островок Лангерганса был открыт в 19 веке. Он представляет собой сосредоточение эндокринных элементов. У детей эти образования занимают около 6 % от общей площади органа. К взрослому возрасту эндокринная часть уменьшается и составляет всего 2 %.

В паренхиме хвоста находится около миллиона островков Лангерганса. Они имеют собственное обильное кровоснабжение и иннервацию. Каждый островок состоит из долек, которые покрывает соединительная ткань. Кроме того, она находится и снаружи эндокринных образований.

Первые вырабатывают контринсулярный гормон – глюкагон. Вторые необходимы для регуляции эндокринной и экзокринной активности.

Какие существуют клетки островков Лангерганса?

В островках Лангерганса вырабатывается несколько видов клеток. Все они участвуют в выделении биологически активных веществ – пептидов и гормонов. Большая часть островков Лангерганса представлена бета-клетками. Они располагаются в центре каждой дольки. Эти клетки очень важны, так как они вырабатывают инсулин.

Вторыми по значимости считаются альфа-клетки поджелудочной железы. Они занимают четверть площади островка. Альфа-клетки необходимы для продуцирования глюкагона. Этот гормон является антагонистом инсулина.

В периферийной части островков Лангерганса вырабатываются РР- и дельта-клетки. Количество первых составляет около 1/20 части. Функция данных образований – выработка полипептида поджелудочной железы. Дельта-клетки необходимы, чтобы продуцировать соматостатин. Данное вещество участвует в регуляции обмена углеводов.

Островковые клетки сложно поддаются регенеративным процессам. Поэтому при повреждении этих структур восстановить их функцию часто невозможно.

Гормональная активность островков Лангерганса

Несмотря на то, что островок Лангерганса имеет небольшой размер и занимает лишь малую часть поджелудочной железы, значение этого фрагмента велико. В нём происходит образование важнейших гормонов, участвующих в обменных процессах. Островки Лангерганса вырабатывают инсулин, глюкагон, соматостатин и панкреатический полипептид.

Первые 2 гормона необходимы для жизнедеятельности. Инсулин запускает процесс распада на глюкозы на более мелкие молекулярные соединения. В результате уровень сахара в крови снижается.

Помимо этого инсулин участвует в обмене жиров. Благодаря действиям этого гормона в печени и мышечной ткани накапливается гликоген.

Обратным действием обладает глюкагон. Этот гормон вырабатывается в меньшем количестве по сравнению с инсулином. Он участвует в глюконеогенезе. Сахар необходим в организме, так как является источником энергии.

Соматостатин регулирует выработку пищеварительных ферментов и гормонов. Под воздействием этого вещества снижается выработка глюкагона и инсулина.

РР-клеток в островках Лангерганса очень мало, однако панкреатический полипептид для организма необходим. Он участвует в регуляции секреции пищеварительных желез (печени, желудка).

При недостаточности гормональной активности развиваются тяжелые заболевания.

Поражение эндокринной части поджелудочной железы

Нарушение деятельности островковых клеток может произойти по разным причинам. Зачастую недостаточность этих структур относится к врожденным аномалиям (генетическим патологиям). Приобретённое поражение островков Лангерганса развивается вследствие вирусных и бактериальных инфекций, хронической алкогольной интоксикации, неврологических заболеваний.

Недостаточность инсулина приводит к сахарному диабету 1-го типа. Эта болезнь возникает в детском и молодом возрасте. Повышение глюкозы в крови приводит к поражению сосудов и нервов.

При дефиците других островковых клеток развивается гипогликемическое состояние, повышенная продукция пищеварительных соков.

Усиленная выработка гормонов возникает при доброкачественных опухолях хвоста поджелудочной железы.

Пересадка островков Лангерганса

Методом лечения сахарного диабета является заместительная терапия инсулином. В последние годы разрабатываются альтернативные способы.

К ним относятся внедрение искусственной поджелудочной железы и пересадка островковых клеток. На практике оказалось, что гормонпродуцирующие структуры приживаются в новом организме.

При этом углеводный обмен может полностью восстановиться. Пересадка островков Лангерганса еще не получила широкого применения в практике.

Источник: https://www.syl.ru/article/302227/ostrovok-langergansa-podjeludochnoy-jelezyi-ostrovki-langergansa-tipyi-kletok-osobennosti-i-stroenie

Патология островкового аппарата поджелудочной железы (островков лангерганса)

Поджелудочная (панкреатическая) железа относится к органам с двойной секрецией. Внешнесекреторный аппарат железы выра­батывает составные части панкреатического сока, экскретируемо-го в двенадцатиперстную кишку. Около 1,5—2% массы железы приходится на эндокринную ткань (островки Лангерганса) — группы скоплений специальных паренхиматозных клеток.

Крово­снабжение поджелудочной железы осуществляется поджелудочно-двенадцатиперстной артерией и ветвями селезеночной артерии, причем кровоснабжение островков Лангерганса существенно обильнее, чем других частей органа. Вены поджелудочной железы впадают в воротную вену через селезеночную или верхнюю бры­жеечную вену.

Иннервируется железа ветвями блуждающего и симпатического нервов.

В островках Лангерганса имеется несколько видов клеток: β-клетки, расположены ближе к центру островков и составляют до 60—70 % всех клеток; δ-клетки (2—8 %) — предшественники дру­гих клеток островков и α-клетки (около 25 %), находятся ближе к периферии островков. Протоплазма α- и β-клеток содержит гра­нулы, а δ-клетки негранулированы.

α-Клетки неаргирофильны и являются местом образования глюкагона; β-клетки образуют инсу­лин, δ-клетки — соматотропин. РР-клетки, также имеющиеся в железе, расположены по периферии островков и в паренхиме воз­ле протоков малого и среднего диаметра. Они секретируют панк­реатический полипептид.

В островках выявлено некоторое коли­чество клеток — продуцентов вазоактивного интерстициального пептида (ВИП) и гастроинтерстициального пептида (ГИП).

Инсулин — низкомолекулярный белок с молекулярной массой около 6000 Д. В его состав входит 16 аминокислот и 51 аминокис­лотный остаток. В настоящее время синтезирован искусственным путем. Он образуется из проинсулина под влиянием протеаз; его активность составляет около 5 % активности инсулина.

Считается, что биологический эффект инсулина связан с его способностью соединяться со специфическими рецепторами цитоплазматических мембран клеток, после чего передается сигнал на систему цАМФ через фермент аденилатциклазу оболочки клетки цАМФ, который регулирует синтез белка и утилизацию глюкозы при учас­тии Са++ и Мg++.

Из печени инсулин поступает в кровь в свободном и связан­ном с белками состоянии. Это соотношение регулируется уров­нем гликемии.

При понижении сахара в крови преобладает белковосвязанная фракция, а при гипергликемии — свободный инсулин, который действует на инсулиночувствительные субстан­ции, а связанная фракция — только на жировую ткань, в которой имеются пептидазы, освобождающие инсулин из связанного со­стояния. Период полураспада инсулина — около 30 мин. Инсу­лин кроме печени инактивируется в жировой ткани, мышцах, почках, плаценте.

Основным биостимулятором синтеза инсулина является глю­коза, под влиянием которой в поджелудочной железе синтез инсу­лина повышается, а с уменьшением ее — снижается.

Стимуляторами освобождения и секреции инсулина являются также СТГ, АКТЕ, глюкокортикоиды, глюкагон, секретин, арги­нин, лейцин, гастрин, бомбезин, панкреозимин, желудочный ин­гибитор — полипептид, нейротензин, β-адреностимуляторы, суль­фаниламиды, соматостатин.

Соматостатин — 14-членный пептид, обнаружен в гипоталаму­се, образуется также в δ-клетках островков Лангерганса, клетках щитовидной железы, желудка и лимфоидных органов.

Он подав­ляет секрецию ТТГ, СТГ, АКТГ, гастрина, секретина, мотилина, ренина, вазоактивного желудочного пептида (ВЖП), панкреати­ческих ферментов, желудочного сока; снижает перистальтику кишечника, сократимость мочевого пузыря, абсорбцию ксилозы. Под его влиянием уменьшается освобождение ацетилхолина из нервных окончаний и электровозбудимость нервов.

Является ин­гибитором секреции инсулина и глюкагона. Парасимпатическая стимуляция увеличивает секрецию инсулина, а симпатическая — уменьшает. Важную роль в секреции инсулина играют холинэргитические волокна блуждающего нерва.

Инсулин стимулирует перенос Сахаров через мембрану клеток жировой, мышечной, почечной тканей; усиливает фосфорилирование, окисление и превращение глюкозы в гликоген и жиры; способствует превращению жирных кислот в триглицириды жи­ровой ткани; стимулирует синтез липидов; ингибирует липолиз и активность глюкозо-6-фосфатазы; стимулирует образование макроэргических связей, транспорт аминокислот через цитоплазматические мембраны; ослабляет глюкогенолиз из белка; способ­ствует его синтезу из аминокислот. Все ткани, кроме нервной, сетчатки, почечной и эритроцитов, чувствительны к инсулину.

Глюкагон является антагонистом инсулина. Это полипептид, состоящий из 29 аминокислотных остатков с молекулярной мас­сой 3485 Д.

Секреция глюкагона снижается при гипергликемии, повышении в крови свободных жирных кислот и под влиянием соматостатина.

Глюкагон тормозит агрегацию тромбоцитов, способствует уве­личению минутного объема кровотока. Под его влиянием увели­чивается образование СТГ, инсулина, катехоламинов, кальцитонинов, выделение воды и электролитов с мочой, а секреция панк-реозимина, гастрина, панкреатических ферментов снижается.

Кроме панкреатического глюкагона известен также кишечный глкжагон, секретируемый α-клетками слизистой оболочки желуд­ка и кишечника. Он усиливает липолиз, гликогенолиз, стимули­рует секрецию инсулина. Секреция кишечного глюкагона повы­шается при поступлении в кишечник пищи и соединений каль­ция.

ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА И УГЛЕВОДНЫЙ ОБМЕН

Углеводы являются основным энергетическим материалом, ре­ализующимся при распаде глюкозы в цикле Кребса (аэробном цикле трикарбоновых кислот) на Н2О и СО2.

Образование глико­гена из моно- и дисахаридов, гексоз и пентоз происходит под вли­янием инсулина, а основное количество углеводов у жвачных рас­щепляется в преджелудках под воздействием микрофлоры до ЛЖК, а у моногастричных — в тонком кишечнике под влиянием ферментов поджелудочной железы (мальтазы, амилазы, лактазы) до моносахаридов.

Более 85 % моносахаридов переходят в глюкозу уже в тонком кишечнике и около 15 % — в печени. В процессах фосфорилирования глюкоза является активным звеном окисле­ния, синтеза гликогена и жира. На первом этапе фосфорилирова­ния образуется гексозомонофосфат:

Особенностью этого превращения является то, что к молекуле глюкозы присоединяется не простая (неорганическая), а обога­щенная энергией фосфорная кислота (макроэргическая связь), что делает глюкозу биологически активной, причем активатором гексокиназы в этом процессе является инсулин.

Значение этого цикла в том, что он является единственным источ­ником рибозо-5-фосфата, используемого в синтезе РНК. При окис­лении глюкозы в пентозном цикле образуется основная часть вос­становленного NАДН — никотинамидадениндинуклеотида, необходимого для синтеза жирных кислот.

В анаэробном цикле окис­ляется около 25 % Г-6-Ф, а около 55 % под влиянием глкжозо-6-фосфатазы, освобождаясь от фосфорной кислоты, из печени пере­ходит в общий проток. 9 % из 55 (принятых за 100 %) этой глю­козы превращается в гликоген мышечной ткани, а около 30 % — в жир.

Основная часть глюкозы (около 60 %) окисляется в тканях, обеспечивая энергетический баланс организма в анаэробном (с образованием молочной кислоты) и аэробном (с образованием Н2О и СО2) циклах.

Молочная кислота в печени и мышцах может ресинтезироваться в гликоген, а образовавшаяся в аэробном гли­колизе пировиноградная кислота декарбоксилируется с образова­нием ацетилкоэнзима А (ацетил-КоА), который необходим в дальнейшем синтезе жирных кислот, кетоновых (ацетоновых) тел, холестерина. В цикле ди- и трикарбоновых кислот в легких, поч­ках, мышцах и частично в печени ацетил-КоА окисляется до Н2О и СО2, а катализатором этого процесса является инсулин. Аэроб­ный гликолиз является наиболее эффективным — в его процессе образуется 36 молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), тогда как в анаэробном только две молекулы АТФ.

ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА И ЛИПИДНЫЙ ОБМЕН

Основной резерв энергии организма — жиры. Из жировых депо жиры в виде свободных неэстерифицированных жирных кислот (НЭЖК) поступают в кровь, а затем в печень, где диализируются и используются тканями как энергетический материал. НЭЖК до­ставляют около 50 % тепловой энергии основного обмена.

Триглицериды жировых депо, поступая в кровь, образуют ком­плексы с α- и β-глобулинами и затем выходят из них в виде α- и β-липопротеидов. В норме жир в печени не задерживается, а откла­дывается в жировых депо. Этот процесс активируется гепарином, продуцируемым тучными клетками.

Нормальными промежуточ­ными продуктами обмена НЭЖК являются ацетоновые (кетоно­вые) тела, содержание которых в крови здоровых животных со­ставляет в среднем 2—7 мг%. Кетоновые тела образуются в основ­ном в печени.

Непосредственно участвуют в обмене жиров фосфолипиды, способствующие окислению жира через стадию лецитина. Они же повышают устойчивость холестерина в крови, что препятствует его отложению в стенках сосудов.

ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА И БЕЛКОВЫЙ ОБМЕН

Более половины белков сыворотки крови (6—8 г%) составляют альбумины. Остальная часть их представлена α1-, α2-, β- и γ-глобулинами.

Альбумины синтезируются в паренхиматозных клетках печени, а глобулины — в ретинулоэндотелиальной системе (РЭС).

Все пи­тательные вещества в процессе обмена между кровью и клетками тканей проходят через основное вещество соединительной ткани, важнейшими элементами которой являются коллагеновые и элас­тические волокна белковой природы.

Из этого следует, что любой фактор или состояние, влияющие на обмен белка, оказывают воз­действие и на них.

Высокомолекулярные линейные полиэлектролиты соедини­тельной ткани называются кислыми мукополисахаридами, а в со­единении с белком — мукопротеидами (мукополисахаридными комплексами). В крови имеются также гликопротеиды — белки с содержанием около 4 % избытка глюкозамина.

Повышение белкового синтеза происходит под влиянием ин­сулина вследствие усиления переноса аминокислот в цитоплаз­му, активации ферментов пептидного цикла и усиления утилиза­ции глюкозы (источника энергии макроэргических связей). Наря­ду с инсулином синтез белка стимулирует соматотропный гормон гипофиза (СТГ). Наоборот, АКТЕ, ТТГ, глюкокортиноиды, гор­моны щитовидной железы стимулируют диализ белка до амино­кислот.

САХАРНЫЙ ДИАБЕТ

Сахарный диабет представляет собой синдром хронической ги­пергликемии вследствие генетических и экзогенных факторов на почве абсолютного или относительного дефицита инсулина, со­провождающийся нарушением промежуточного обмена, особенно углеводного.

Чаще возникает в критические перио­ды — максимального роста и продуктивности, гормональной, иммунологической и других видов перестройки.

Сахарный диабет может возникать вторично — при панкреати­тах, кистах, опухолях поджелудочной железы, гемохроматозах, особенно при эндокринных нарушениях других желез внутренней секреции, от ятрогенных причин, длительного применения диуре­тиков (особенно диазидов, кортикостероидов), при нарушениях кормления (длительное кормление турнепсом, брюквой, репой, капустой). Он чаще бывает вследствие относительной внепанкреатической инсулиновой недостаточности, чем абсолютной (панк­реатической).

Патогенез инсулинзависимого сахарного диабета связан с дест­рукцией β-клеток, что приводит к абсолютному недостатку инсу­лина — «вирусному» или аутоиммунному. Повреждение более 90 % клеток поджелудочной железы приводит к развитию клини­ческих симптомов диабета.

При дефиците инсулина понижается проницаемость для глю­козы цитоплазматических мембран в мышечной и жировой тка­нях, снижается ее фосфорилирование и окисление глюкозы, пере­ход в спирт, усиливается гликонеогенез из белка и выделение уг­леводов из печени в кровь.

Это приводит к неполной утилизации углеводов тканями — гипергликемии. В крови повышается содер­жание молочной кислоты — продукта анаэробного гликолиза. Возникает глюкозурия, полидипсия, ацетонемия, гипергликемия, что приводит к повышению осмотического давления крови и на­рушению функций ЦНС.

Нарушается липидный обмен (увеличе­ние содержания в крови НЭЖК). Печень подвергается жировой дистрофии. Возрастает холестеринемия. Снижение концентрации фосфолипидов, гиперхолестеринемия, повышение содержания β-липопротеидов при диабете предрасполагают к ангиопатиям, атеросклерозу.

Липоидозу способствует уменьшение расщепления триглицеридов в стенке сосудов, нарушается синтез, усиливается распад белков. Содержание альбуминов снижается, α1-, β — и γ-глобулинов повышается, что связано как с недостатком инсулина, так и с недостаточностью гипофиза, надпочечников и половых желез.

В клинической стадии на передний план выступают полидип­сия, полифагия, сухость слизистых ротовой полости, полиурия, ацетонурия, ацетонолактия, ацидоз, общая слабость, снижение и утрата продуктивных показателей, зудливость, сухость кожи, остеопороз, костно-суставная патология, изменения ЭКГ, протеинурия, ретинопатия, возможны гангрена конечностей, хвоста, нару­шение пищеварения, признаки нарушения функций ЦНС, гипергликемическая кома.

Для диагностики редких форм сахарного диабета применяют исследование «сахарной кривой» — динамики уровня сахара в крови после сахарной нагрузки. Чем медленнее возвращается уро­вень гликемии к исходному показателю (до сахарной нагрузки), тем сильнее выражен сахарный диабет.

Источник: https://megaobuchalka.ru/2/18447.html