Заболевания островкового аппарата поджелудочной железы - эндокринология

Видео: Сегодня Всемирный день борьбы с диабетом

Глава VII
ЗАБОЛЕВАНИЯ ОСТРОВКОВОГО АППАРАТА ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
КРАТКИЕ АНАТОМО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Поджелудочная железа (pancreas) располагается позади желудка, обычно на уровне I и II поясничных позвонков, и занимает пространство от двенадцатиперстной кишки до ворот селезенки. Длина органа 10—23 см, ширина 3—9 см, толщина 2—3 см, масса 70—100 г. В поджелудочной железе различают три отдела: головку, тело и хвост. Головка располагается в дуге двенадцатиперстной кишки. Передняя поверхность тела железы обращена к задней поверхности желудка, задняя соприкасается с забрюшинной клетчаткой, с верхним полюсом левой почки и надпочечником, нижняя — с тонким кишечником. Хвост располагается ретро-перитонеально, достигая ворот селезенки.
Большую часть паренхимы поджелудочной железы составляет внешнесекреторный аппарат, вырабатывающий составные части панкреатического сока. Примерно 1—2% железы по массе приходится на эндокринную ткань — панкреатические островки (островки Лангерганса) — группы скоплений специальных клеток (рис. 42). Вдоль поджелудочной железы в толще её ткани проходит проток поджелудочной железы, который, как и общий желчный проток, впадает в двенадцатиперстную кишку. Кровоснабжение поджелудочной железы осуществляется за счет под-желудочно-двенадцатиперстной артерии и ветвей селезеночной артерии. Кровоснабжение панкреатических островков более обильное, чем остальных частей поджелудочной железы. Вены поджелудочной железы открываются в воротную вену непосредственно, через селезеночную или через верхнюю брыжеечную вену. Иннервация поджелудочной железы осуществляется ветвями блуждающего и симпатического нервов.
В поджелудочной железе взрослого человека содержится от 208 000 до 1 760 000 островков, причем в хвосте и теле их больше, чем в головке. В островках Лангерганса различают несколько видов клеток: Р-клетки, расположенные ближе к центру островка и составляющие 60—70% всех его клеток- 6-клетки — предшественники других клеток островка (от 2 до 8%)- а-клетки,  располагающиеся ближе к периферии островка. В протоплазме а- и J3-клетки содержатся гранулы, а 8-клетки негранулированные. Альфа-клетки (неаргирофильные) являются местом образования глюкагона, Р-клетки — инсулина, 8-клетки — соматостатина, а в эпителии мелких выводных протоков поджелудочной железы образуется липокаин.

Рис. 43. Химическая структура проинсулина (по Д. Стайнер).

Видео: Искусственная поджелудочная железа

Инсулин представляет собой белковое вещество с молекулярной массой 6000. В молекулу инсулина входит 51 аминокислотный остаток 16 различных аминокислот. Для сохранения биологической активности аминокислоты в молекуле инсулина соединены между собой в виде пептидов, составляющих две полипептидные цепи — короткую цепь А (21 аминокислотный остаток) и длинную цепь Б (30 аминокислотных остатков). Полипептидные цепи А и Б соединены между собой двумя дисульфидными (—S—S—) мостиками. Дисульфидный мостик есть также внутри цепи А. Инсулин образуется из предшественника — проинсулина под влиянием протеаз (рис. 43). Предполагают, что в процессе превращения проинсулина в инсулин участвуют ферменты двух типов — трипсино- и карбоксипептидазоподобный. Проинсулин — одноцепочечный полипептид с ориентировочной молекулярной массой 10 000. В его молекулу входит более 80 аминокислот. Проинсулин является молекулой инсулина, «замкнутой» пептидом, соединяющим карбокситерминальную группу В-цепи инсулина с аминотерминальной группой А-цепи. Этот соединяющий пептид, или С-пептид, делает молекулу инсулина биологически неактивной. |Под влиянием протеолитических ферментов С-пептид отделяется от молекулы инсулина, в результате чего из молекулы проинсулина образуются молекула инсулина и С-пептид. Последний состоит из 27—33 аминокислот. Его молекулярная масса 3000. Биологическая активность проинсулина невелика, она равна приблизительно 5% от активности инсулина. Предполагают, что местом синтеза проинсулина является микросомальная фракция Р-клеток островков Лангерганса. Превращение проинсулина в инсулин начинается в пластинчатом комплексе (аппарат Гольджи), продолжается во вновь образованных секреторных гранулах и заканчивается в зрелых секреторных гранулах, содержащих проинсулин, С-пептид и инсулин. Последние поступают в кровь в ответ на метаболический сигнал.
В небольших количествах проинсулин циркулирует в крови. Специфику действия инсулина связывают с аминокислотой цистеином, активность которой в свою очередь зависит от дисуль-фидных групп (—S—S—) (рис. 44).
У здоровых людей уровень иммуно-реактивного инсулина в крови составляет 57,93—130,33 пмоль/л (8—18 мкЕд/мл) (данные курса эндокринологии II ММИ им. Н. И. Пирогова с использованием диагностического набора фирмы «Сорин», Франция).
С кровью воротной вены инсулин поступает в печень, где примерно половина его инактивируется под влиянием фермента инсулиназы. Часть инсулина, не разрушенного в печени, связывается с белками, а часть остается свободной. Из печени инсулин поступает в кровь и циркулирует в ней в свободном и связанном с белками состоянии. Соотношение между этими формами инсулина определяется уровнем гликемии: при понижении содержания сахара в крови преобладает связанная фракция инсулина, а при гипергликемии — свободный инсулин. Свободный инсулин действует на все инсулиночувствительные  фракции инсулина — только на жировую ткань, так как в жировой ткани имеются пептидазы, высвобождающие инсулин из связанного состояния. Период полураспада инсулина составляет 30 мин. Помимо печени, инсулин инактивируется в жировой ткани, мышцах, почках и плаценте.
Главным биологическим стимулятором продукции инсулина является глюкоза. Под влиянием притока к поджелудочной железе большого количества глюкозы синтез инсулина повышается, а с уменьшением количества глюкозы понижается. Синтез инсулина усиливается также под влиянием АКТГ, СТГ, тиреоидных гормонов, глюкагона, секретина, рибозы, аргинина и лейцина.
Одним из регуляторов секреции инсулина является соматостатин. Он представляет собой 14-членный пептид, обнаруженный в гипоталамусе. Предполагают, что соматостатин образуется также в клетках панкреатических островков, щитовидной железы, желудка и лимфоидных органов. Соматостатин является ингибитором секреции инсулина и глюкагона более выраженный  ингибирующий эффект Соматостатин оказывает на секрецию глюкагона. Считают, что важную роль в регуляции секреции инсулина играет блуждающий нерв, а именно его холинергические волокна, имеющие центральное представительство в двух ядрах продолговатого мозга — nucl. dorsalis и nucl. ambiquus. О роли блуждающего нерва в регуляции продукции инсулина свидетельствуют, в частности, данные о богатой холинергической иннервации панкреатических островков. Предполагают, что гипоталамическая регуляция эндокринной функции поджелудочной железы осуществляется по паравентрикуловагальному пути (парагипофизарный путь).
Инсулин способствует переносу сахаров через мембрану клеток мышечнрйл_печенотной и жировой тканей- усиливает процессы, связанные с превращениями глюкозы: фосфорилирование, окисление, превращение ее в гликоген и жиры- ослабляет активность глюкозо-6-фосфатазы- усиливает образование богатых энергией фосфорных соединений- ослабляет гликонеогенез из белка, способствуя его синтезу из аминокислот. Все ткани организма чувствительны к инсулину.
Глюкагон — антагонист инсулина — представляет собой полипептид, состоящий из 29 аминокислотных остатков. Молекулярная масса его равна 3485. Глюкагон усиливает распад гликогена в печени (гликогенолиз) и тормозит в ней его синтез- усиливает липолиз- стимулирует гликонеогенез и биосинтез глюкозы из аминокислот- оказывает «инсулинотропный» эффект, усиливающийся при гипергликемии и уменьшающийся при повышении активности симпатической нервной системы, голодании, введении адреналина или норадреналина. Способствует также снижению в крови содержания кальция и фосфора, а также выходу калия из печени.
Вследствие этого наступает значительная, но быстро проходящая гиперкалиемия, сменяющаяся продолжительной гипока-лиемией. Последняя обусловлена гиперкалийурией и усиленным потреблением калия тканями. Секреция глюкагона снижается при гипергликемии, увеличении концентрации в крови свободных жирных кислот.
Помимо панкреатического глюкагона, существует еще и так называемый кишечный глюкагон (глюкагоноподобное вещество). Последний продуцируется подобными или идентичными а-клеткам клетками слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта. Неочищенный кишечный глюкагон усиливает липолиз, гликогенолиз и обладает стимулирующим секрецию инсулина свойством. При разделении кишечного глюкагона методом гель-фильтрации получены две фракции, одна из которых имеет молекулярную массу 3500 (близкую к молекулярной массе панкреатического глюкагона), а вторая — молекулярную массу 8000—10 000. Первая фракция оказывает гликогенолитическое и инсулиногенное действие, а вторая — только выраженный инсулиногенный эффект. Уровень кишечного глюкагона повышается при поступлении в кишечник пищи и солей кальция.
Механизм действия липокаина заключается в том, что он, с одной стороны, активирует образование фосфолипидов в печени и стимулирует действие липотропных пищевых факторов, способствуя тем самым выходу жира из печени, а с другой — активирует окисление жирных кислот в печени (С. М. Лейтес).
Углеводный обмен. Углеводы, поступающие в организм с пищей, используются преимущественно как энергетический материал. Непосредственным источником энергии является глюкоза при ее окислении. Расщепление основного количества углеводов происходит в тонком кишечнике, где под влиянием ферментов поджелудочной железы (диастаза, мальтаза, лактаза и сахараза) они превращаются в моносахариды. Большая часть моносахаридов (около 88%) переходит в глюкозу уже в тонком кишечнике, меньшая (12—15%) — в клетках печени. Глюкоза, подвергаясь фосфорилированию, служит отправным элементом всех превращений углеводов: окисления, синтеза из нее гликогена и жира. Процесс фосфорилирования обязателен для активации молекулы глюкозы, после чего она способна к дальнейшим преобразованиям — окислению, превращению в гликоген и жир. Первый этап фосфорилирования глюкозы происходит в стенке кишечника, в результате чего образуется гексозомонофосфат.
Схематично этот процесс можно представить следующим образом:
Глюкоза -                         Гексозомонофосфат + АДФ.
(гексокиназа)

Особенностью процесса фосфорилирования является то, что к молекуле глюкозы присоединяется не простая, т. е. неорганическая, а обогащенная энергией фосфорная кислота. В результате такого соединения образуется макроэргическая фосфатная связь, что делает глюкозу физиологически активной. Активатором гексокиназы в реакции фосфорилирования глюкозы  служит инсулин, Обогатившись макроэргической фосфатной связью, глюкоза получает возможность проникнуть в стенку кишечника. Здесь она под (влиянием   фосфатазы   дефосфорилируется   и   поступает   через кишечную стенку в портальный круг кровообращения, теряя при  этом свою физиологическую активность.
Чтобы проникнуть в клетки печени из портального круга кровообращения, глюкоза вторично подвергается процессу фосфорилирования. В результате повторного фосфорилирования, происходящего под влиянием гексокиназы, образуется глюкозо-6-фос-фат (Г-6-Ф), что делает глюкозу вновь физиологически активной. При повторномфосфорилировании, как и на первом этапе, активность гексокиназы повышается инсулином. В печени в гликоген превращается 18% Г-6-Ф, в пентозном цикле окисляется 2% Г-6-Ф (Шонка, Р.И.Ермоленко). Пентозный цикл наиболее интенсивно протекает в печени, жировой ткани, надпочечниках.
Значение пентозного цикла в обмене веществ велико, так как этот цикл представляет собой единственный источник гжбозо-5-фосфат который используется для синтеза РНК., При окислении глюкозы в пентозном цикле образуется большая часть восстановленного никотинамидаденин-динуклеотида (NADH), необходимого для синтеза жирных кислот. Без участия кислорода окисляется 25% Г-6-Ф — анаэробный гликолиз (путь Эмбдена — Мейер-гофа). Большая часть Г-6-Ф (55%) под влиянием фермента печени глюкозо-6-фосфатазы высвобождается из соединения с фосфорной кислотой и поступает из печени в общий ток крови. Из этого количества глюкозы небольшая часть преобразуется в гликоген и откладывается в мышечных клетках (9% из 55%, принятых за 100 %) и частично превращается в жировой ткани в жир (30%)- Наибольшая часть глюкозы (61%) окисляется в тканях, обеспечивая энергетические потребности организма. Процесс окисления глюкозы проходит в два этапа: анаэробный гликолиз (путь Эмбдена — Мейергофа) и аэробный гликолиз. Первый этап не требует участия кислорода (печень, миокард, скелетные мышцы в условиях покоя). В результате глюкоза превращается в пировиноградную кислоту, а в скелетных мышцах при работе — в молочную.
Второй этап осуществляется в присутствии кислорода (легкие, мышцы, почки, частично печень). На этом этапе происходит окисление глюкозы до С02 и Н20.
Образовавшаяся в/процессе анаэробного гликолиза молочная кислота может ресинтезироваться в печени и мышцах в гликоген, а возникшая в результате анаэробного гликолиза пировиноградная кислота целиком переходит в молочную кислоту. В ходе аэробного гликолиза пировиноградная кислота декарбоксилируется под влиянием фермента карбоксилазы с образованием ацетилкоэнзима А (ацетил-КоА). Активатором фермента карбоксилазы является кофермент кокарбоксилаза (фосфорилированный витамин В,). Ацетилкоэнзим А необходим при дальнейшем синтезе жирных кислот, холестерина и кетоновых тел. у Вступая в цикл ди- и три-карбоновых кислот (цикл -Кребеа—имеется в легких, мышцах, почках и частично в печени), ацетил-КоА подвергается в нем окончательному окислению до С02 и Н20- катализатором служит инсулин.
В энергетическом отношении наиболее выгодным путем окисления глюкозы является аэробный гликолиз, так как в процессе его образуется 36 молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), а при окислении глюкозы без участия кислорода — всего лишь две молекулы АТФ.
Липидный обмен. Основным запасным источником энергии в организме являются жиры. По мере надобности жиры из жировой ткани поступают в виде неэстерифицированных (свободных) жирных кислот (НЭЖК) в кровь, а затем в печень. После распада в печени жиры используются тканями в качестве энергетического материала. НЭЖК представляют собой легко и быстро утилизируемый источник энергии. Они доставляют около 50% °т общего числа калорий тепловой энергии в условиях основного обмена. Триглицериды, поступившие в кровь из жировых депо, комплексируются в печени с а - и р -глобулинами и выходят из нее в составе а- и р-липопротеидов. В норме жир в печени не задерживается, а выводится из нее и откладывается в жировых депо.

Установлено, что высвобождение триглицеридов из комплекса с белками ускоряет липопротеиновая липаза — «фактор просветления».                                
Активирует липопротеиновую липазу в крови гепарин, продуцируемый тучными клетками. Нормальными промежуточными продуктами обмена НЭЖК являются кетоновые тела [норма 0,9—1,7 ммоль/л (5—10 мг%) по методу С. М. Лейтеса и А. И. Одинова]. К кетоновым телам относятся р-оксимасляная кислота, ацетоуксусная кислота и ацетон. Около 65% кетоновых тел приходится на Р-оксимасляную кислоту, остальные 35% — на ацетоуксусную кислоту и ацетон.
Основным органом, в котором происходит образование кетоновых тел, является печень. В результате распада НЭЖК в конечном итоге образуется ацетил-КоА, конденсирующийся в печени в ацетоацетил-КоА. Последний под влиянием фермента диацилазы превращается в печени в свободную ацетоуксусную кислоту, которая обратимо редуцируется в р-оксимасляную кислоту. Окисление ацетоуксусной кислоты до С02 и Н20 происходит в цикле трикарбоновых кислот (цикл Кребса) не в печени, а в других органах (мышцы, легкие, почки). Непосредственное участие в обмене жиров принимают фосфолипиды. Они способствуют окислению жира через стадию лецитина, а также повышают устойчивость холестерина в сыворотке крови, что препятствует его выпадению в стенке сосуда (С. В. Недзвецкий и С. С. Ратницкая).
Белковый обмен. Нормальное содержание белков в плазме составляет 65—75 г/л. Более половины приходится на долю альбуминов, остальная часть представлена смесью глобулинов. Глобулины в свою очередь разделяются на а,-, а2-, Р- и у-фракции.
Альбумины синтезируются в паренхиматозных клетках печени, а глобулины — в элементах ретикулогистиоцитарной системы. Все питательные вещества и продукты жизнедеятельности в процессе обмена между кровью и клеткой проходят через основное вещество соединительной ткани. Важнейшими элементами соединительной ткани являются волокна двух типов: коллаге-новые и эластические.
Коллаген и эластин имеют белковую природу. Это дает право предполагать, что любой фактор или состояние, влияющее на обмен белка, будет влиять и на процессы обмена в этих веществах.
Высокомолекулярные линейные полиэлектролиты соединительной ткани носят название кислых мукополисахаридов, которые в соединении с белком называются мукополисахаридбелковыми комплексами, или мукопротеидами. В норме, кроме мукопротеи-дов, в крови имеются также и гликопротеиды: белки, содержащие избыток глюкозамина (4%). Повышение синтеза белка под влиянием инсулина происходит вследствие облегчения им переноса аминокислот внутрь клеток, активации ферментов пептидного синтеза, усиления утилизации глюкозы с обеспечением соответствующего источника энергии. Помимо инсулина, синтез белка повышает также соматотропный гормон гипофиза (СТГ). Напротив, АКТГ, ТТГ, глюкокортикоиды и гормоны щитовидной железы (при их избытке в организме) стимулируют распад белка до аминокислот.
В нормальных условиях количество углеводов, образующихся из белков, невелико.