15.9: Ендокринна підшлункова

Last updated

Oct 27, 2022
Save as PDF
- 15.8: Гонадні та плацентарні гормони
- 15.10: Органи з вторинними ендокринними функціями

Whitney Menefee, Julie Jenks, Chiara Mazzasette, & Kim-Leiloni Nguyen
Reedley College, Butte College, Pasadena City College, & Mt. San Antonio College via ASCCC Open Educational Resources Initiative

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

До кінця цього розділу ви зможете:

Опишіть розташування та структуру підшлункової залози, а також морфологію та функцію острівців підшлункової залози
Порівняйте та порівняйте функції інсуліну та глюкагону

Підшлункова залоза - це довгий стрункий заочеревинний орган, велика частина якого розташована ззаду до нижньої половини шлунка (рис. $\PageIndex{1}$ ). Праворуч вона межує з заочеревинним відділом дванадцятипалої кишки, а зліва - селезінкою. Ацинарні клітини підшлункової залози вистилають безліч коротких тупикоподібних ділянок, з'єднаних безпосередньо з протокою підшлункової залози, що стікає поперечно через ядро підшлункової залози до дванадцятипалої кишки, розташованої проти її правого боку. Хоча це в першу чергу екзокринна залоза, з її ацинарними клітинами, що секретують різноманітні травні ферменти, які містять панкреатичний сік, який буде функціонувати поза епітеліальної оболонки тонкої кишки, підшлункова залоза також має ендокринну функцію. Навколо тупиків ацинарних клітин по всій підшлунковій залозі розкидані близько мільйона панкреатичних острівців - кластерів клітин, раніше відомих як острівці Лангерганса - які виділяють гормони глюкагон, інсулін, соматостатин та поліпептид підшлункової залози (PP).

Діаграма підшлункової залози поряд з мікрофотографією, що показує екзокринні ацинарні клітини, з'єднані з гілками протоки підшлункової залози та ендокринних острівців підшлункової залози. — Малюнок $\PageIndex{1}$ : Підшлункова залоза. (а) Більш висока головка підшлункової залози прикріплена до лівої поверхні дванадцятипалої кишки тонкої кишки, трохи поступається шлунку. Тонший хвіст підшлункової залози простягається поперек середньої лінії до селезінки. Підшлункова залоза складається з безлічі функціональних часточок. Всередині часточки підшлункової залози знаходяться дві функціональні області: клітини ацинара мають екзокринну функцію секретувати травні ферменти в протоку підшлункової залози в центрі органу, в якому панкреатичний сік подорожує до дванадцятипалої кишки відразу після злиття протоки із загальним жовчним протокою. Острівці підшлункової залози не пов'язані з протокою підшлункової залози і мають ендокринну функцію; альфа- і бета-клітини острівців виділяють гормони підшлункової залози в кров. (б) У центрі цієї мікрофотографії в оточенні ацинарних клітин більш темного фарбування показаний панкреатичний острівець. ЛМ Х 200. (Кредит зображення: «Екзокринна та ендокринна підшлункова залоза» Джулі Дженкс ліцензується відповідно до CC BY 4.0 /Похідне від оригінальної роботи в (а) та оригінальної роботи в (b))

Клітини та виділення панкреатичних острівців

Кожен панкреатичний острівець містить чотири типи клітин, секреції яких рухаються в кров, щоб подорожувати до своїх клітин-мішеней:

Альфа-клітина виробляє гормон глюкагон і становить приблизно 20 відсотків кожного острівця. Глюкагон відіграє важливу роль у регуляції глюкози в крові; низький рівень глюкози в крові стимулює її вивільнення.
Бета-клітина виробляє гормон інсулін і становить приблизно 75 відсотків кожного острівця. Підвищений рівень глюкози в крові стимулює викид інсуліну.
Дельта-клітина становить чотири відсотки острівцевих клітин і виділяє пептидний гормон соматостатин. Нагадаємо, що соматостатин також виділяється гіпоталамусом (як GHIH), а шлунок і кишечник також виділяють його. Інгібуючий гормон, панкреатичний соматостатин пригнічує вивільнення як глюкагону, так і інсуліну.
РР клітина становить близько одного відсотка острівцевих клітин і виділяє поліпептидний гормон підшлункової залози. Вважається, що він відіграє певну роль у апетиті, а також у регуляції екзокринних та ендокринних виділень підшлункової залози. Поліпептид підшлункової залози, що виділяється після їжі, може зменшити подальше споживання їжі; однак він також виділяється у відповідь на голодування.

Регуляція рівня глюкози в крові інсуліном і глюкагоном

Глюкоза необхідна для клітинного дихання і є кращим паливом для всіх клітин організму. Організм отримує глюкозу від розщеплення вуглеводсодержащих продуктів і напоїв, які ми споживаємо. Глюкоза, яка не відразу засвоюється клітинами для палива, може зберігатися печінкою і м'язами у вигляді глікогену, або перетворюватися в тригліцериди і зберігатися в жировій тканині. Гормони регулюють як зберігання, так і утилізацію глюкози в міру необхідності. Рецептори, розташовані в підшлунковій залозі, відчувають рівень глюкози в крові, а згодом клітини підшлункової залози виділяють глюкагон або інсулін для підтримки нормального рівня.

глюкагон

Рецептори в підшлунковій залозі можуть відчувати зниження рівня глюкози в крові, наприклад, в періоди голодування або під час тривалих пологів або фізичних вправ (рис. $\PageIndex{2}$ ). У відповідь альфа-клітини підшлункової залози виділяють гормон глюкагон, який надає кілька ефектів:

Він стимулює печінку перетворювати свої запаси глікогену назад в глюкозу. Ця відповідь відома як глікогеноліз. Потім глюкоза виділяється в циркуляцію для використання клітинами організму.
Він стимулює печінку забирати амінокислоти з крові і перетворювати їх в глюкозу. Ця відповідь відома як глюконеогенез.
Він стимулює ліполіз, розпад збережених тригліцеридів на вільні жирні кислоти і гліцерин. Частина вільного гліцерину, що виділяється в кров, подорожує до печінки, яка перетворює її в глюкозу. Це теж форма глюконеогенезу.

Вжиті разом ці дії підвищують рівень глюкози в крові. Активність глюкагону регулюється за допомогою механізму негативного зворотного зв'язку; підвищення рівня глюкози в крові гальмує подальше вироблення і секрецію глюкагону.

Інсулін

Основна функція інсуліну полягає в полегшенні поглинання глюкози в клітини організму. Еритроцити, а також клітини мозку, печінки, нирок і слизової оболонки тонкої кишки не мають інсулінових рецепторів на своїх клітинних мембранах і не вимагають інсуліну для поглинання глюкози. Хоча всі інші клітини організму потребують інсуліну, якщо вони мають приймати глюкозу з крові, клітини скелетних м'язів та жирові клітини є основними мішенями інсуліну.

Наявність їжі в кишечнику призводить до вироблення інсуліну і секреції бета-клітинами підшлункової залози. Як тільки відбувається всмоктування поживних речовин, отриманий сплеск рівня глюкози в крові додатково стимулює секрецію інсуліну

ІНТЕРАКТИВНЕ ПОСИЛАННЯ

Розташування підшлункової залози та ендокринна функція

Подивіться це відео з описом розташування і ендокринної функції підшлункової залози. Що не так у функції інсуліну при діабеті 2 типу?

Відповідь: Відповідь: Інсулін перепродукується після того, як клітини стають стійкими до дії інсуліну.

Інсулін також знижує рівень глюкози в крові, стимулюючи гліколіз, метаболізм глюкози для генерації АТФ. Більше того, він стимулює печінку перетворювати надлишок глюкози в глікоген для зберігання, і він пригнічує ферменти, що беруть участь у глікогенолізі та глюконеогенезі, оскільки організму не потрібно звільняти більше глюкози. Нарешті, інсулін сприяє синтезу тригліцеридів і білка. Секреція інсуліну регулюється за допомогою механізму негативного зворотного зв'язку. У міру зниження рівня глюкози в крові подальше вивільнення інсуліну гальмується. Гормони підшлункової залози зведені в табл $\PageIndex{1}$ .

Таблиця $\PageIndex{1}$ : Гормони підшлункової залози
Асоційований гормон (і клітини, які його виділяють)	Ефект
Інсулін (бета-клітини)	Знижує рівень глюкози в крові
Глюкагон (альфа-клітини)	Підвищує рівень глюкози в крові
Соматостатин (дельта-клітини)	Пригнічує вивільнення інсуліну та глюкагону

РОЗЛАДИ...

Ендокринна система: цукровий діабет

Дисфункція вироблення та секреції інсуліну, а також реакція цільових клітин на інсулін можуть призвести до стану, званого цукровим діабетом. Все частіше зустрічається захворювання, цукровий діабет діагностується у понад 18 мільйонів дорослих у США та понад 200 000 дітей. Підраховано, що до 7 мільйонів більше дорослих мають стан, але не були діагностовані. Крім того, приблизно 79 мільйонів людей у США, за оцінками, мають переддіабет - стан, при якому рівень глюкози в крові аномально високий, але ще не достатньо високий, щоб його можна було класифікувати як діабет.

Розрізняють дві основні форми цукрового діабету. Цукровий діабет 1 типу - аутоімунне захворювання, що вражає бета-клітини підшлункової залози. Визнано, що певні гени підвищують сприйнятливість. Бета-клітини людей з діабетом 1 типу не виробляють інсулін; таким чином, синтетичний інсулін необхідно вводити шляхом ін'єкцій або інфузій. На цю форму діабету припадає менше п'яти відсотків усіх випадків діабету.

Цукровий діабет 2 типу становить приблизно 95 відсотків усіх випадків. Він придбаний, і такі фактори способу життя, як неправильне харчування, бездіяльність та наявність переддіабету, значно збільшують ризик людини. Близько 80-90 відсотків людей з діабетом 2 типу мають зайву вагу або ожиріння. При діабеті 2 типу клітини стають стійкими до впливу інсуліну. У відповідь підшлункова залоза збільшує свою секрецію інсуліну, але з часом бета-клітини виснажуються. У багатьох випадках діабет 2 типу можна змінити помірною втратою ваги, регулярними фізичними навантаженнями та споживанням здорової дієти; однак, якщо рівень глюкози в крові неможливо контролювати, діабетик врешті-решт потребує інсуліну.

Два ранніх прояви діабету - надмірне сечовипускання і надмірна спрага. Вони демонструють, як поза контролем рівень глюкози в крові впливає на роботу нирок. Нирки відповідають за фільтрацію глюкози з крові. Надмірна глюкоза крові втягує воду в сечу, і в результаті людина усуває аномально велику кількість солодкої сечі. Вживання води в організмі для розведення сечі залишає організм зневодненим, і тому людина незвично і постійно спрагне. Людина також може відчувати постійний голод, оскільки клітини організму не в змозі отримати доступ до глюкози в крові.

Згодом стійко високий рівень глюкози в крові травмує тканини по всьому організму, особливо кровоносних судин і нервів. Запалення і травмування слизової оболонки артерій призводять до атеросклерозу і підвищеного ризику інфаркту та інсульту. Пошкодження мікроскопічних кровоносних судин нирки погіршує роботу нирок і може призвести до ниркової недостатності. Пошкодження судин, які обслуговують очі, може привести до сліпоти. Пошкодження кровоносних судин також зменшує кровообіг кінцівок, тоді як пошкодження нервів призводить до втрати чутливості, яка називається нейропатією, особливо в руках і ногах. Разом ці зміни збільшують ризик травм, інфекції та загибелі тканин (некрозу), сприяючи високій частоті ампутацій пальця ноги, стопи та гомілки у людей з діабетом. Неконтрольований діабет також може призвести до небезпечної форми метаболічного ацидозу під назвою кетоацидоз. Позбавлені глюкози, клітини все частіше покладаються на жирові запаси для палива. Однак у стані дефіциту глюкози печінка змушена використовувати альтернативний шлях обміну ліпідів, що призводить до збільшення вироблення кетонових тіл (або кетонів), які є кислими. Нарощування кетонів у крові викликає кетоацидоз, який, якщо його не лікувати, може призвести до небезпечної для життя «діабетичної коми». Разом ці ускладнення роблять діабет сьомою провідною причиною смерті в Сполучених Штатах.

Діабет діагностується, коли лабораторні тести виявляють, що рівень глюкози в крові вище норми, стан називається гіперглікемією. Лікування цукрового діабету залежить від типу, тяжкості стану, здатності пацієнта вносити зміни в спосіб життя. Як зазначалося раніше, помірна втрата ваги, регулярні фізичні навантаження, вживання цілющої дієти здатні знизити рівень глюкози в крові. Деякі пацієнти з діабетом 2 типу можуть не в змозі контролювати своє захворювання за допомогою цих змін способу життя, і їм буде потрібно медикаментозне лікування. Історично склалося, що першою лінією лікування діабету 2 типу був інсулін. Досягнення досліджень призвели до альтернативних варіантів, включаючи ліки, що підсилюють функцію підшлункової залози.

Концепція Огляд

Підшлункова залоза має і екзокринну, і ендокринну функції. Типи клітин підшлункової залози включають альфа-клітини, які виробляють глюкагон; бета-клітини, які виробляють інсулін; дельта-клітини, які виробляють соматостатин; і РР-клітини, які виробляють поліпептид підшлункової залози. Інсулін і глюкагон беруть участь в регуляції метаболізму глюкози. Інсулін виробляється бета-клітинами у відповідь на високий рівень глюкози в крові. Він підсилює поглинання глюкози і утилізацію клітинами-мішенями, а також зберігання надлишку глюкози для подальшого використання. Дисфункція вироблення інсуліну або резистентності клітин-мішеней до впливу інсуліну викликає цукровий діабет, розлад, що характеризується високим рівнем глюкози в крові. Гормон глюкагон виробляється і секретується альфа-клітинами підшлункової залози у відповідь на низький рівень глюкози в крові. Глюкагон стимулює механізми, що підвищують рівень глюкози в крові, такі як катаболізм глікогену в глюкозу.

Переглянути питання

Питання: Якщо аутоімунний розлад націлений на альфа-клітини, виробництво якого гормону буде безпосередньо впливати?

А. соматостатин

B. поліпептид підшлункової залози

С. інсулін

D. глюкагон

Відповідь: Відповідь: D

Питання: Яке з наведених нижче тверджень про інсулін вірно?

А. інсулін діє як транспортний білок, переносячи глюкозу через клітинну мембрану.

Б. інсулін полегшує рух внутрішньоклітинних переносників глюкози до клітинної мембрани.

С. інсулін стимулює розпад накопиченого глікогену на глюкозу.

D. інсулін стимулює нирки до реабсорбції глюкози в кров.

Відповідь: Відповідь: B

Питання критичного мислення

Питання: Порівняйте та порівняйте анатомію, пов'язану з екзокринною та ендокринною функціями підшлункової залози.

Відповідь: А. підшлункова залоза виробляє різноманітні виділення, які залишають підшлункову залозу функціонувати в інших органах тіла. Призначення секрету визначає, чи є він частиною екзокринної або ендокринної функції підшлункової залози. Ацинарні клітини підшлункової залози виробляють і виділяють травні ферменти. Ацинарні клітини розташовані в тупиках, з'єднаних з протокою підшлункової залози, через які травні ферменти доставляються в дванадцятипалу кишку тонкої кишки. Вони вважаються екзокринними в природі, оскільки вони будуть проходити через епітеліальну оболонку тонкої кишки в протилежному напрямку всмоктування поживних речовин, щоб змішуватися з кишковим вмістом і хімічно перетравлювати. Острівці підшлункової залози розкидані по всій решті підшлункової залози і містять чотири типи ендокринних клітин, секреції яких потрапляють в кров, щоб подорожувати до своїх органів-мішеней. Альфа-клітини виділяють глюкагон, який викликає підвищення рівня цукру в крові, стимулюючи печінку, щоб вивільнити глюкозу в кров. Бета-клітини виділяють інсулін, який сигналізує клітинам приймати глюкозу, тим самим знижуючи рівень цукру в крові. Клітини дельта виділяють соматостатин, який пригнічує вивільнення як глюкагону, так і інсуліну. РР клітини виділяють поліпептидний гормон підшлункової залози, який регулює апетит, а також як екзокринну, так і ендокринну функції підшлункової залози.

Глосарій

альфа-клітина: тип клітин підшлункової залози, який виробляє гормон глюкагон

бета-клітина: тип клітин підшлункової залози, який виробляє гормон інсулін

дельта-клітина: незначний тип клітин в підшлунковій залозі, що виділяє гормон соматостатин

цукровий діабет: стан, викликаний руйнуванням або дисфункцією бета-клітин підшлункової залози або клітинної резистентності до інсуліну, що призводить до аномально високого рівня глюкози в крові

глюкагон: гормон підшлункової залози, який стимулює катаболізм глікогену до глюкози, тим самим підвищуючи рівень глюкози в крові

гіперглікемія: аномально високий рівень глюкози в крові

інсулін: гормон підшлункової залози, який підсилює клітинне поглинання і утилізацію глюкози, тим самим знижуючи рівень глюкози в крові

підшлункова залоза: орган з як екзокринними, так і ендокринними функціями, розташованими ззаду шлунка, що важливо для травлення і регуляції глюкози в крові

острівці підшлункової залози: спеціалізовані скупчення клітин підшлункової залози, які мають ендокринні функції; також називаються острівцями Лангерганса

PP осередок: незначний тип клітин в підшлунковій залозі, що виділяє гормон панкреатичний поліпептид

Автори та атрибуція

Template:ContribOpenStaxAP