Функция и хормони на задстомашната жлеза

Живите организми са отворени ситеми. Те взаймодействат с околната среда - приемат вещества и енергия, преработват ги и ги изхвърлят под друга форма. Въглехидратите са основните хранителни вещества, приемни от човека, които под действието на различни ензими се разграждат до глюкоза или фруктоза. Глюкозата е основната „храна” на клетките в човешкия организъм. За нормалното му съществуване е нужно нейните нива да се поддържат в определени граници. Хормоните, произвеждани от панкреаса, имат точно тази важна задача - да поддържат нормалните нива на глюкоза в кръвта и да регулират обмяната на веществата.

Задстомашната жлеза (панкреас) е жлеза със смесени функции. От анатомична и функционална гледна точка може да бъде разделена на 2 части: екзокринен и ендокринен панкреас. Екзокринният панкреас произвежда ензими, които участват в храносмилането. Ендокринната част произвежда хормони, чиито основни функции са свързани с регулацията на въглехидратната обмяна, обмяната на белтъците, мазнините и на някои електролити.

Задстомашната жлеза е разположена в коремната кухина зад стомаха. Ендокринната (вътрешносекреторна) част е представена от Лангерхансовите острови. Те са изградени от четири основни вида клетки, които произвеждат пептидни хормони. Най-многобройни са бета-клетките, които произвеждат хормоните инсулин и амилин. Алфа-клетките произвеждат глюкагон. Делта-клетките секретират соматостатин, а F-клетките-панкреатичен полипептид. Намерени са и още един вид клетки, които са изключително малко. Това са D1-клетките, които произвеждат вазоактивен интестинален пептид (VIP). Микроскопското устройство на четирите вида клетки, изграждащи ендокринния панкреас, се характеризира с наличието на големи секреторни гранули, във които се съдържа съответния хормон. Отделянето му се осъществява чрез екзоцитоза (процес, в който интрацелуларни везикули се сливат с цитоплазмената мембрана и освобождават съдържимото си в екстрацелуларното пространство). Островите на Лангерханс са богато кръвоснабдени (това е важно условие за бързото разпространение на хормоните до прицелните клетки). Инервацията на панкреасa се осъществява от двата дяла на вегетативната нервна система. Секрецията на хормоните се регулира от много фактори, но е важно да се отбележи, че отделните хормони взаимодействат по между си като повлияват отделянето си.

Инсулинът е полипептид, който е изграден от две аминокиселинни вериги. Той се секретира от В-клетките на панкреаса. Първо се секретира препроинсулин, следва превръщането му в проинсулин и от него се получава инсулин. Молекулата на активния хормон съдържа 51 аминокиселини, две вериги свързани с по един атом цинк. Секрецията на инсулин се извършва на пулсации - през около 15 минути. Ефектите му се осъществяват чрез инсулиновите рецептори, които се намират на мембраната на прицелните клетки. Инсулиновият рецептор е изграден от две субединици, едната от които е разположена в ЕЦТ (екстрацелуларната течност), а другата преминава през клетъчната мембрана. Рецепторите работят с помощта на тирозинкиназите. Техният брой може да се влияе от: физическата активност, телесната маса, влиянието на различни хормони. Информацията достигнала до инсулиновия рецептор се насочва към различни места в клетката. Инсулинът е единственият хормон, които ПОНИЖАВА нивата на глюкоза в кръвта. Прицелните клетки, върху които той действа, са тези на черния дроб (хепатоцити), на мускулите (миоцити) и на мастната тъкан (адипоцити). Инсулинът се нарича още хормон на изобилието, защотото той стимулира натрупването на запаси от хранителни вещества.

Действия на инсулина:

• Инсулинът влияе върху пропускливостта на клетките за глюкоза. Глюкозата навлиза в клетките чрез улеснена дифузия, чрез мембранни преносители - GLUT. Тези преностели са 7 вида, които се различават по афинитета си за свързване на глюкозата. За действията на инсулина най-важен е GLUT4. Той се среща само при мускулините клетки и при адипоцитите. Инсулинът действа върху този преносител като увеличава пропускливостта му за глюкоза. В черния дроб преносителят е GLUT2 и той не се повлиява от инсулина. Тук хормонът има друго действие - повишава активността на глюкокиназата (основен ензим на гликолизата-анаеробното разграждане на глюкоза).
• Инсулинът повлиява навлизането на незаменини аминокиселини (АК) в клетите. Действието на хормона се изразява в увеличаване на транспорта на АК - валин, левцин, изолевцин, тирозин и фенилаланин) през мембраната на миоцитите, адипоцитите, хепатоцитите.
• Инсулинът повлиява транспорта на електролити през мембрата. Той усилва дейността на натриево-калиевата помпа и навлизането на магнезий и фосфати в прицелните клетки.
• Инсулинът е анаболен хормон - хормон на изобилието. Той пренасочва метаболизма към синтез и складиране на хранителни вещества. Това негово действие се изразява в засилване на синтезата на белтъци, гликоген и триацилглицероли, стимулиране на гликогеносинтезата (синтез на гликоген в черния дроб), липогенезата (синтез на мазнини).
• Инсулинът стимулира растежа и развитието на организма. Той засилва процесите на клетъчно делене (митоза). Под негово влияние и под влиянието на други хормони освен скелета се развиват и вътрешните органи.
• Инсулинът оказва влияние върху сърцето и кръвоносните съдове. Ефектът му се изразява във вазодилатация (разширяване) или вазоконстрикция (стесняване) на съда. Разликата в ефектите се дължи на различните сигнални пътища, които задейства - единият води до производство на азотен оксид, а другият на ендотелин-1. От друга страна инсулинът повлиява и тонуса гладкомускулните клетки.  
• Инсулинът преминава кръвно-мозъчната бариера.

Регулация. Синтезата на инсулин от задстомашната жлеза е подложена на прецизна регулация. Най-важния фактор за регулация на инсулиновата секреция е концентрацията на глюкоза в кръвта. Повишаването на концентрация на глюкоза води до екзоцитоза на секреторните гранули пълни с инсулин. При концентрация на глюкозата под 3 mmol/l секрецията на инсулин се прекратява. Други фактори участващи в регулацията са АК, ацетоацетатът, стомашните хормони, други активни субстанции секретирани от Лангерхансовите острови. Глюкагонът засилва инсулиновата секреция, а соматостатинът я намалява.

Нарушения. Основното нарушение е захарния диабет. Това заболяване се характеризира с понижена или неефективна секреция на инсулин. Вследствие от това се наблюдава глюкозурия, полиурия и полидипсия. Други усложнения са диабетна кома, диабетна кетоацидоза, диабетна микроангиопатия.

Глюкагонът е хормон, който се произвежда от А-клетките на Лангерхансовите острови. Синтезира се като препрохормон в панкреаса, в клетките на чревната лигавица и в някои неврони на ЦНС (централната нервна система). В крайна сметка глюкагонът се получава в само в А-клетките, а в другите се получават пептиди. Тази разлика се дължи на различните протеолитични ензими, които се намират в тях. Глюкагонът е пептид, който съдържа 29 АК. След екзоцитоза хормонът се отделя и циркулира в кръвта свързан с плазмени протеини, като част от него остава свободна. Само несвързания с белтъци глюкагон може да действа върху прицелните клетки. Както за останалите хормони, за глюкагона също има специфични рецептори. Тези рецептори са трансмембранни белтъци, които активират различни сигнални пътища. Рецептори за глюкагон се намират в черния дроб, мастната тъкан, В-клетките на панкреаса, мозъка, миокарда и гладко мускулните клетки на кръвоносните съдове. Къде ще се прояви действието на хормона, зависи от концентрацията му в кръвта. При ниски и умерени концентрации ефекти се наблюдават в черния дроб и в адипоцитите (клетки на мастната тъкан).

Глюкагонът не остава по назад от инсулина, той също регулира обмяната на веществата, само че в обратна посока - той повишава концентрацията на глюкоза в кръвта. В допълнение той променя активността на редица ензими, които обслужват катаболитните процеси.

Глюкагонът силно стимулира гликогенолизата (разграждането на гликоген). Гликогенът е резервната форма на глюкоза в нашия организъм. Глюкозата е от изключителна важност, защото всички тъкани се „хранят“ с нея, благодарение на нейното разграждане се образуват междинни метаболити за синтез на белтъци и мазнини. Глюкагонът ни предпазва от хипогликемия и от „недохранване“ на тъканите. Хормонът стимулира липолизата. От получените мастни киселини се получават кетонови тела, които са временен заместител на глюкозата. Сумарният ефект от действието на глюкагона е повишаване на концентрацията на глюкоза в кръвта, на свободните мастни киселини, на холестерола и на кетоновите вещества.

Регулация. Основния фактор за стимулиране на секрецията на глюкагон е намаляване на нивата на глюкоза под 4 mmol/l. Другите механизми за регулация са свързани с вегетативната нервна система, количеството АК, съдържащо се в храната.

Соматостатинът е хормон, който основно се произвежда от панкреаса, но се синтезира още в стомашната лигавица и някои хипоталамусни неврони. Той намалява секрецията на останалите хормони на панкреаса, намалява секрецията на стомашен сок, панкреатичен сок и жлъчка, забавя абсорбцията на хранителни вещества по протежение на гастроинтестиналния тракт.

Панкреатичният полипептид се секретира от F-клетките (РР-клетките) на ендокринния панкреас. Той представлява полипептид, изграден от 36 аминокиселини. Хормонът намалява секрецията на панкреатичен сок, но неговата физиологична роля не е изяснена достатъчно.

Амилинът е хормон, който се призвежда от В-клетките. В мускулните клетки той противодейства на инсулиновите ефекти. Той е основния компомент на амилоида, които уврежда В-клетките при не-инсулин зависим захарен диабет (тип 2).