Bukspyttkjertelens endokrine funksjon

Bukspyttkjertelen ligger på bakveggen av bukhulen, bak magen, på nivå med L1-L2 og strekker seg fra tolvfingertarmen til milthilum. Lengden er omtrent 15 cm og vekten er omtrent 100 g. Bukspyttkjertelen har et hode plassert i tolvfingertarmen, en kropp og en hale som når milthilum og ligger retroperitonealt. Blodtilførselen til bukspyttkjertelen skjer via miltvenen og arteria mesenterica superior. Venøst blod strømmer inn i miltvenen og vena mesenterica superior. Bukspyttkjertelen er innervert av sympatiske og parasympatiske nerver, hvis terminale fibre er i kontakt med cellemembranen til øycellene.

Bukspyttkjertelen har eksokrine og endokrine funksjoner. Sistnevnte utføres av Langerhans' øyer, som utgjør omtrent 1–3 % av kjertelens masse (fra 1 til 1,5 millioner). Diameteren på hver er omtrent 150 µm. En øy inneholder fra 80 til 200 celler. Det finnes flere typer av dem, avhengig av deres evne til å skille ut polypeptidhormoner. A-celler produserer glukagon, B-celler produserer insulin, og D-celler produserer somatostatin. En rekke øyceller har også blitt oppdaget, som antas å produsere vasoaktivt interstitielt polypeptid (VIP), gastrointestinalt peptid (GIP) og pankreatisk polypeptid. B-celler er lokalisert i midten av øya, og resten er plassert i periferien. Hoveddelen av massen – 60 % av cellene – er B-celler, 25 % – A-celler, 10 % – D-celler, og resten – 5 % av massen.

Insulin dannes i B-celler fra forløperen proinsulin, som syntetiseres på ribosomene i det grove endoplasmatiske retikulum. Proinsulin består av 3 peptidkjeder (A, B og C). A- og B-kjedene er forbundet med disulfidbroer, og C-peptidet forbinder A- og B-kjedene. Molekylvekten til proinsulin er 9000 dalton. Syntetisert proinsulin går inn i Golgi-apparatet, hvor det brytes ned av proteolytiske enzymer til et C-peptidmolekyl med en molekylvekt på 3000 dalton og et insulinmolekyl med en molekylvekt på 6000 dalton. A-kjeden til insulin består av 21 aminosyrerester, B-kjeden av 30 og C-peptidet av 27-33. Forløperen til proinsulin i prosessen med biosyntesen er preproinsulin, som skiller seg fra førstnevnte ved tilstedeværelsen av en annen peptidkjede bestående av 23 aminosyrer og festet til den frie enden av B-kjeden. Molekylvekten til preproinsulin er 11 500 dalton. Det omdannes raskt til proinsulin på polysomer. Fra Golgi-apparatet (lamellarkomplekset) kommer insulin, C-peptid og delvis proinsulin inn i vesiklene, hvor førstnevnte binder seg til sink og avsettes i krystallinsk tilstand. Under påvirkning av forskjellige stimuli beveger vesiklene seg til den cytoplasmatiske membranen og frigjør insulin i oppløst form til det prekapillære rommet ved emyocytose.

Glukose er den kraftigste stimulatoren for utskillelsen, som samhandler med reseptorer i den cytoplasmatiske membranen. Insulinresponsen på effekten er tofaset: den første fasen – rask – tilsvarer frigjøring av reserver av syntetisert insulin (1. pool), den andre – langsom – karakteriserer syntesehastigheten (2. pool). Signalet fra det cytoplasmatiske enzymet – adenylatcyklase – overføres til cAMP-systemet, og mobiliserer kalsium fra mitokondriene, som deltar i frigjøringen av insulin. I tillegg til glukose har aminosyrer (arginin, leucin), glukagon, gastrin, sekretin, pankreozymin, gastrisk hemmende polypeptid, nevrotensin, bombesin, sulfanilamidlegemidler, beta-adrenerge stimulanter, glukokortikoider, STH, ACTH en stimulerende effekt på frigjøring og utskillelse av insulin. Hypoglykemi, somatostatin, nikotinsyre, diazoksid, alfa-adrenerg stimulering, fenytoin og fenotiaziner undertrykker utskillelsen og frigjøringen av insulin.

Insulin i blodet er fritt (immunreaktivt insulin, IRI) og bundet til plasmaproteiner. Insulinnedbrytning skjer i leveren (opptil 80 %), nyrer og fettvev under påvirkning av glutationtransferase og glutationreduktase (i leveren), insulinase (i nyrene) og proteolytiske enzymer (i fettvev). Proinsulin og C-peptid nedbrytes også i leveren, men mye saktere.

Insulin har flere effekter på insulinavhengig vev (lever, muskler, fettvev). Det har ingen direkte effekt på nyre- og nervevev, linsen og erytrocytter. Insulin er et anabolt hormon som forsterker syntesen av karbohydrater, proteiner, nukleinsyrer og fett. Effekten på karbohydratmetabolismen uttrykkes i økt glukosetransport inn i celler i insulinavhengig vev, stimulering av glykogensyntese i leveren og undertrykkelse av glukoneogenese og glykogenolyse, noe som forårsaker en reduksjon i blodsukkernivået. Effekten av insulin på proteinmetabolismen uttrykkes i stimulering av aminosyretransport gjennom cellenes cytoplasmatiske membran, proteinsyntese og hemming av nedbrytningen. Dets deltakelse i fettmetabolismen er preget av inkludering av fettsyrer i triglyserider i fettvev, stimulering av lipidsyntese og undertrykkelse av lipolyse.

Den biologiske effekten av insulin skyldes dets evne til å binde seg til spesifikke reseptorer i den cellulære cytoplasmatiske membranen. Etter binding til dem overføres signalet gjennom et enzym innebygd i cellemembranen - adenylatcyklase - til cAMP-systemet, som med deltakelse av kalsium og magnesium regulerer proteinsyntese og glukoseutnyttelse.

Basalkonsentrasjonen av insulin, bestemt radioimmunologisk, er 15–20 μU/ml hos friske individer. Etter en oral glukosebelastning (100 g) øker nivået 5–10 ganger sammenlignet med startnivået etter 1 time. Insulinsekresjonshastigheten på tom mage er 0,5–1 U/t, og etter et måltid øker den til 2,5–5 U/t. Insulinsekresjonen økes ved parasympatisk stimulering og reduseres ved sympatisk stimulering.

Glukagon er et enkeltkjedet polypeptid med en molekylvekt på 3485 dalton. Det består av 29 aminosyrerester. Det brytes ned i kroppen av proteolytiske enzymer. Glukagonsekresjon reguleres av glukose, aminosyrer, gastrointestinale hormoner og det sympatiske nervesystemet. Det forsterkes av hypoglykemi, arginin, gastrointestinale hormoner, spesielt pankreozymin, faktorer som stimulerer det sympatiske nervesystemet (fysisk aktivitet, etc.), og en reduksjon i blodnivåene av frie fettsyrer.

Glukagonproduksjonen hemmes av somatostatin, hyperglykemi og forhøyede nivåer av frie fettsyrer i blodet. Glukagoninnholdet i blodet øker ved dekompensert diabetes mellitus og glukagonom. Halveringstiden til glukagon er 10 minutter. Det inaktiveres primært i lever og nyrer ved å spaltes i inaktive fragmenter under påvirkning av enzymer som karboksypeptidase, trypsin, chymotrypsin osv.

Hovedmekanismen for glukagons virkning er preget av en økning i glukoseproduksjonen i leveren ved å stimulere nedbrytningen og aktivere glukoneogenesen. Glukagon binder seg til hepatocyttmembranreseptorer og aktiverer enzymet adenylatcyklase, som stimulerer dannelsen av cAMP. Dette fører til akkumulering av den aktive formen av fosforylase, som deltar i glukoneogeneseprosessen. I tillegg undertrykkes dannelsen av viktige glykolytiske enzymer, og frigjøringen av enzymer involvert i glukoneogeneseprosessen stimuleres. Et annet glukagonavhengig vev er fettvev. Ved å binde seg til adipocyttreseptorer fremmer glukagon hydrolysen av triglyserider med dannelsen av glyserol og frie fettsyrer. Denne effekten oppnås ved å stimulere cAMP og aktivere hormonsensitiv lipase. Økt lipolyse er ledsaget av en økning i frie fettsyrer i blodet, deres opptak i leveren og dannelsen av ketosyrer. Glukagon stimulerer glykogenolyse i hjertemuskelen, noe som øker hjertets minuttvolum, utvider arterioler og reduserer total perifer motstand, reduserer blodplateaggregering, sekresjon av gastrin, pankreozymin og pankreatiske enzymer. Dannelsen av insulin, somatotropisk hormon, kalsitonin, katekolaminer og utskillelsen av væske og elektrolytter i urinen øker under påvirkning av glukagon. Basalnivået i blodplasma er 50–70 pg/ml. Etter inntak av proteinrik mat, under faste, ved kronisk leversykdom, kronisk nyresvikt og glukagonom øker glukagoninnholdet.

Somatostatin er et tetradekapeptid med en molekylvekt på 1600 dalton, bestående av 13 aminosyrerester med én disulfidbro. Somatostatin ble først oppdaget i den fremre hypothalamus, og deretter i nerveender, synaptiske vesikler, bukspyttkjertelen, mage-tarmkanalen, skjoldbruskkjertelen og netthinnen. Den største mengden av hormonet dannes i den fremre hypothalamus og D-cellene i bukspyttkjertelen. Den biologiske rollen til somatostatin er å undertrykke utskillelsen av somatotropisk hormon, ACTH, TSH, gastrin, glukagon, insulin, renin, sekretin, vasoaktivt gastrisk peptid (VGP), magesaft, bukspyttkjertelenzymer og elektrolytter. Det reduserer xyloseabsorpsjon, galleblærens kontraktilitet, blodstrømmen i indre organer (med 30-40%), tarmperistaltikk, og reduserer også frigjøring av acetylkolin fra nerveender og elektrisk eksitabilitet av nerver. Halveringstiden for parenteralt administrert somatostatin er 1–2 minutter, noe som gjør at vi kan betrakte det som et hormon og en nevrotransmitter. Mange effekter av somatostatin medieres gjennom dets påvirkning på de ovennevnte organene og vevene. Virkningsmekanismen på cellenivå er fortsatt uklar. Somatostatininnholdet i blodplasmaet hos friske individer er 10–25 pg/l og øker hos pasienter med diabetes mellitus type I, akromegali og D-celletumor i bukspyttkjertelen (somatostatinom).

Insulinets, glukagonets og somatostatins rolle i homeostase. Insulin og glukagon spiller en hovedrolle i kroppens energibalanse, og opprettholder den på et visst nivå i ulike tilstander i kroppen. Under faste synker insulinnivået i blodet, og glukagon øker, spesielt på 3.-5. fastedag (omtrent 3-5 ganger). Økt utskillelse av glukagon forårsaker økt proteinnedbrytning i muskler og øker glukoneogeneseprosessen, som bidrar til å fylle opp glykogenreservene i leveren. Dermed opprettholdes et konstant nivå av glukose i blodet, som er nødvendig for hjernens, erytrocytters og nyremedullas funksjon, ved å øke glukoneogenesen og glykogenolysen, undertrykke glukoseutnyttelsen av andre vev under påvirkning av økt glukagonsekresjon og redusere glukoseforbruket av insulinavhengige vev som et resultat av redusert insulinproduksjon. I løpet av dagen absorberer hjernevevet fra 100 til 150 g glukose. Hyperproduksjon av glukagon stimulerer lipolyse, noe som øker nivået av frie fettsyrer i blodet, som brukes av hjertet og andre muskler, lever og nyrer som energimateriale. Ved langvarig faste blir ketosyrer dannet i leveren også en energikilde. Ved naturlig faste (over natten) eller ved lange pauser i matinntaket (6–12 timer) opprettholdes energibehovet til insulinavhengige vev i kroppen av fettsyrer dannet under lipolyse.

Etter å ha spist (karbohydrater) observeres en rask økning i insulinnivåer og en reduksjon i glukagonnivåer i blodet. Førstnevnte forårsaker en akselerasjon av glykogensyntese og utnyttelse av glukose av insulinavhengig vev. Proteinrik mat (for eksempel 200 g kjøtt) stimulerer en kraftig økning i konsentrasjonen av glukagon i blodet (med 50-100%) og en ubetydelig økning i insulin, noe som bidrar til økt glukoneogenese og en økning i glukoseproduksjonen i leveren.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]