Опорожнение бассейна: модульная секреция инсулина из поджелудочной железы. Секреция инсулина поджелудочной железой


Гормон поджелудочной железы инсулин влияет на обмен

Инсулин относится к гормонам белковой природы. Он синтезируется b-клетками поджелудочной железы. Инсулин является одним из важнейших анаболических гормонов. Связывание инсулина с клетками-мишенями приводит к процессам, которые увеличивают скорость синтеза белка, а также накопление в клетках гликогена и липидов, являющихся резервом пластического и энергетического материала. Инсулин, возможно за счет своего анаболического эффекта, стимулирует рост и размножение клеток.

Молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепей А-цепи и В-цепи. В состав А-цепи входит 21 аминокислотный остаток, в состав В-цепи 30. Эти цепи связаны между собой двумя дисульфидными мостиками: один между А7 и В7 (номера аминокислот, считая с N-концов полипептидных цепей), второй между А20 и В19. Третий дисульфидный мостик находится в цепи А, связывая А6 и А11.

Главным физиологическим стимулом выделения инсулина из b-клеток в кровь является повышение содержания глюкозы в крови.

Влияние инсулина на обмен углеводов можно охарактеризовать следующими эффектами:

1.Инсулин увеличивает проницаемость клеточных мембран для глюкозы в так называемых инсулин-зависимых тканях.

2.Инсулин активирует окислительный распад глюкозы в клетках.

3.Инсулин ингибирует распад гликогена и активирует его синтез в гепатоцитах.

4.Инсулин стимулирует превращение глюкозы в резервные триглицериды.

5.Инсулин ингибирует глюконеогенез, снижая активность некоторых ферментов глюконеогенеза.

Влияние инсулина на обмен липидов складывается из ингибирования липолиза в липоцитах за счет дефосфорилирования триацилглицероллипазы и стимуляции липогенеза.

Инсулин оказывает анаболическое действие на обмен белков: он стимулирует поступление аминокислот в клетки, стимулирует транскрипцию многих генов и стимулирует, соответственно, синтез многих белков, как внутриклеточных, так и внеклеточных.

Глюкагон представляет собой гормон полипептидной природы, выделяемый a-клетками поджелудочной железы. Основной функцией этого гормона является поддержание энергетического гомеостаза организма за счет мобилизации эндогенных энергетических рессурсов, этим объясняется его суммарный катаболический эффект.

В состав полипептидной цепи глюкагона входит 29 аминокислотных остатков, его молекулярная масса 4200, в его составе отсутствует цистеин. Глюкагон был синтезирован химическим путем, чем была окончательно подтверждена его химическая структура.

Основным местом синтеза глюкагона являются a-клетки поджелудочной железы, однако довольно большие количества этого гормона образуются и в других органах желудочно-кишечного тракта. Синтезируется глюкагон на рибосомах a-клеток в виде более длинного предшественника с молекулярной массой около 9000. В ходе процессинга происходит существенное укорочение полипептидной цепи, после чего глюкагон секретируется в кровь. В крови он находится в свободной форме. Основная часть глюкагона инактивируется в печени путем гидролитического отщепления 2 аминокислотных остатков с N-конца молекулы.

Секреция глюкагона a-клетками поджелудочной железы тормозится высоким уровнем глюкозы в крови, а также соматостатином, выделяемым D-клетками поджелудочной железы. Стимулируется секреция понижением концентрации глюкозы в крови, однако механизм этого эффекта неясен. Кроме того, секрецию глюкагона стимулируют соматотропный гормон гипофиза, аргинин и Са2+.

Механизм действия глюкагона В механизме действия глюкагона первичным является связывание со специфическими рецепторами мембраны клеток , образовавшийся глю-кагонрецепторный комплекс активирует аденилатциклазу и соответственно образование цАМФ.

Эндокринная функция поджелудочной железы

Последний, являясь универсальным эффектором внутриклеточных ферментов, активирует протеинкиназу, которая в свою очередь фосфорилирует киназу фосфорилазы и гликогенсинтазу. Фосфорили-рование первого фермента способствует формированию активной гликоген-фосфорилазы и соответственно распаду гликогена с образованием глюкозо—1-фосфата, в то время как фосфорилирование гликогенсинта-зы сопровождается переходом ее в неактивную форму и соответственно блокированием синтеза гликогена. Общим итогом действия глюкагона являются ускорение распада гликогена и торможение его синтеза в печени, что приводит к увеличению концентрации глюкозы в крови.

Под действием глюкагона в гепатоцитах ускоряется мобилизация гликогена с выходом глюкозы в кровь. Этот эффект гормона обусловлен активацией гликогенфосфорилазы и ингибированием гликогенсинтетазы в результате их фосфорилирования. Следует заметить, что глюкагон, в отличие от адреналина, не оказывает влияния на скорость гликогенолиза в мышцах.

Глюкагон: во-первых, он ускоряет расщепление белков в печени; во-вторых, увеличивается активность ряда ферментов, таких как фруктозо-1,6-бисфосфатаза, фосфоенолпируваткарбоксикиназа, глюкозо-6-фосфатаза. также происходит увеличение поступления глюкозы в кровь.

Глюкагон стимулирует липолиз в липоцитах, увеличивая тем самым поступление в кровь глицерола и высших жирных кислот. В печени гормон тормозит синтез жирных кислот и холестерола из ацетил-КоА, а накапливающийся ацетил-КоА используется для синтеза ацетоновых тел. Таким образом, глюкагон стимулирует кетогенез.

В почках глюкагон увеличивает клубочковую фильтрацию, по-видимому, этим объясняется наблюдаемое после введения глюкагона повышение экскреции ионов натрия, хлора, калия , фосфора и мочевой кислоты.

53. Регуляция водно-солевого обмена гормонами. Вазопрессин и альдостерон: строение и механизмы действия.

Гормо́ны — биологически активные сигнальные химические вещества, выделяемые эндокринными железами непосредственно в организме и оказывающие дистанционное сложное и многогранное воздействие на организм в целом либо на определённые органы и ткани-мишени.

Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в различных органах и системах.

Существуют и другие определения, согласно которым трактовка понятия гормон более широка: «сигнальные химические вещества, вырабатываемые клетками тела и влияющие на клетки других частей тела». Это определение представляется предпочтительным, так как охватывает многие традиционно причисляемые к гормонам вещества: гормоны животных, которые лишены кровеносной системы (например, экдизоны круглых червей и др.), гормоны позвоночных, которые вырабатываются не в эндокринных железах (простагландины, эритропоэтин и др.), а также гормоны растений.

В регуляции водно-солевого обмена в организме принимают участие ряд гормонов, которые можно разделить на две основные группы: гормоны, регулирующие концентрацию ионов натрия, калия и водорода (альдостерон, ангиотензин и ренин), и гормоны, влияющие на равновесие кальция и фосфатов (паратгормон и кальцитонин).

Регуляция водно-солевого обмена происходит нервно-гормональным путём. При изменении осмотической концентрации крови возбуждаются специальные чувствительные образования (осморецепторы), информация от которых передаётся в центр, нервную систему, а от неё к задней доле Гипофиза. При повышении осмотической концентрации крови увеличивается выделение антидиуретического гормона, который уменьшает выделение воды с мочой; при избытке воды в организме снижается секреция этого гормона и усиливается её выделение почками. Постоянство объёма жидкостей тела обеспечивается особой системой регуляции, рецепторы которой реагируют на изменение кровенаполнения крупных сосудов, полостей сердца и др.; в результате рефлекторно стимулируется секреция гормонов, под влиянием которых почки изменяют выделение воды и солей натрия из организма. Наиболее важны в регуляции обмена воды гормоны вазопрессин и глюкокортикоиды, натрия — альдостерон и ангиотензин, кальция — Паратиреоидный гормон и кальцитонин.

Вазопресси́н, или антидиурети́ческий гормо́н (АДГ) — гормон гипоталамуса, который накапливается в задней доле гипофиза (в нейрогипофизе) и оттуда секретируется в кровь. Секреция увеличивается при повышении осмолярности плазмы крови и при уменьшении объёма внеклеточной жидкости. Вазопрессин увеличивает реабсорбцию воды почкой, таким образом повышая концентрацию мочи и уменьшая её объём. Имеет также ряд эффектов на кровеносные сосуды и головной мозг. Состоит из 9 аминокислот: Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-(Arg или Lys)-Gly.

Альдостерон —основной минералокортикостероидный гормон коры надпочечников у человека. Механизм действия альдостерона, как и всех стероидных гормонов, состоит в прямом влиянии на генетический аппарат ядра клеток со стимуляцией синтеза соответствующих РНК, активации синтеза транспортирующих катионы белков и ферментов, а также повышении проницаемости мембран для аминокислот. Основные физиологические эффекты альдостерона заключаются в поддержании водно-солевого обмена между внешней и внутренней средой организма. Одними из главных органов-мишеней гормона являются почки, где альдостерон вызывает усиленную реабсорбцию натрия в дистальных канальцах с его задержкой в организме и повышении экскреции калия с мочой. Под влиянием альдостерона происходит задержка в организме хлоридов и воды, усиленное выделение Н-ионов и аммония, увеличивается объем циркулирующей крови, формируется сдвиг кислотно-щелочного состояния в сторону алкалоза. Действуя на клетки сосудов и тканей, гормон способствует транспорту Na+ и воды во внутриклеточное пространство.

Конечным результатом действия является увеличение объёма циркулирующей крови и повышение системного артериального давления.

Дата публикования: 2015-11-01; Прочитано: 4025 | Нарушение авторского права страницы

laservirta.ru

5. Гормоны поджелудочной железы. Нарушение функции поджелудочной железы. Нормальная физиология: конспект лекций

5. Гормоны поджелудочной железы. Нарушение функции поджелудочной железы

Поджелудочная железа – железа со смешанной функцией. Морфологической единицей железы служат островки Лангерганса, преимущественно они расположены в хвосте железы. Бета-клетки островков вырабатывают инсулин, альфа-клетки – глюкагон, дельта-клетки – соматостатин. В экстрактах ткани поджелудочной железы обнаружены гормоны ваготонин и центропнеин.

Инсулин регулирует углеводный обмен, снижает концентрацию сахара в крови, способствует превращению глюкозы в гликоген в печени и мышцах. Он повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы: попадая внутрь клетки, глюкоза усваивается. Инсулин задерживает распад белков и превращение их в глюкозу, стимулирует синтез белка из аминокислот и их активный транспорт в клетку, регулирует жировой обмен путем образования высших жирных кислот из продуктов углеводного обмена, тормозит мобилизацию жира из жировой ткани.

В бета-клетках инсулин образуется из своего предшественника проинсулина. Он переносится в клеточные аппарат Гольджи, где происходят начальные стадии превращения проинсулина в инсулин.

В основе регуляции инсулина лежит нормальное содержание глюкозы в крови: гипергликемия приводит к увеличению поступления инсулина в кровь, и наоборот.

Паравентрикулярные ядра гипоталамуса повышают активность при гипергликемии, возбуждение идет в продолговатый мозг, оттуда в ганглии поджелудочной железы и к бета-клеткам, что усиливает образование инсулина и его секрецию. При гипогликемии ядра гипоталамуса снижают свою активность, и секреция инсулина уменьшается.

Гипергликемия непосредственно приводит в возбуждение рецепторный аппарат островков Лангерганса, что увеличивает секрецию инсулина. Глюкоза также непосредственно действует на бета-клетки, что ведет к высвобождению инсулина.

Глюкагон повышает количество глюкозы, что также ведет к усилению продукции инсулина. Аналогично действует гормоны надпочечников.

Вегетативная нервная система регулирует выработку инсулина посредством блуждающего и симпатического нервов. Блуждающий нерв стимулирует выделение инсулина, а симпатический тормозит.

Количество инсулина в крови определяется активностью фермента инсулиназы, который разрушает гормон. Наибольшее количество фермента находится в печени и мышцах. При однократном протекании крови через печень разрушается до 50 % находящегося в крови инсулина.

Важную роль в регуляции секреции инсулина выполняет гормон соматостатин, который образуется в ядрах гипоталамуса и дельта-клетках поджелудочной железы. Соматостатин тормозит секрецию инсулина.

Активность инсулина выражается в лабораторных и клинических единицах.

Глюкагон принимает участие в регуляции углеводного обмена, по действию на обмен углеводов он является антагонистом инсулина. Глюкагон расщепляет гликоген в печени до глюкозы, концентрация глюкозы в крови повышается. Глюкагон стимулирует расщепление жиров в жировой ткани.

Механизм действия глюкагона обусловлен его взаимодействием с особыми специфическими рецепторами, которые находятся на клеточной мембране. При связи глюкагона с ними увеличивается активность фермента аденилатциклазы и концентрации цАМФ, цАМФ способствует процессу гликогенолиза.

Регуляция секреции глюкагона. На образование глюкагона в альфа-клетках оказывает влияние уровень глюкозы в крови. При повышении глюкозы в крови происходит торможение секреции глюкагона, при понижении – увеличение. На образование глюкагона оказывает влияние и передняя доля гипофиза.

Гормон роста соматотропин повышает активность альфа-клеток. В противоположность этому гормон дельта-клетки – соматостатин тормозит образование и секрецию глюкагона, так как он блокирует вхождение в альфа-клетки ионов Ca, которые необходимы для образования и секреции глюкагона.

Физиологическое значение липокаина. Он способствует утилизации жиров за счет стимуляции образования липидов и окисления жирных кислот в печени, он предотвращает жировое перерождение печени.

Функции ваготонина – повышение тонуса блуждающих нервов, усиление их активности.

Функции центропнеина – возбуждение дыхательного центра, содействие расслаблению гладкой мускулатуры бронхов, повышение способности гемоглобина связывать кислород, улучшение транспорта кислорода.

Нарушение функции поджелудочной железы.

Уменьшение секреции инсулина приводит к развитию сахарного диабета, основными симптомами которого являются гипергликемия, глюкозурия, полиурия (до 10 л в сутки), полифагия (усиленный аппетит), полидиспепсия (повышенная жажда).

Увеличение сахара в крови у больных сахарным диабетом является результатом потери способности печени синтезировать гликоген из глюкозы, а клеток – утилизировать глюкозу. В мышцах также замедляется процесс образования и отложения гликогена.

У больных сахарным диабетом нарушаются все виды обмена.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

med.wikireading.ru

Инсулин, глюкагон и желудочная секреция

Инсулин, глюкагон и желудочная секреция

Известно, что сахару крови принадлежит роль одного из регуляторов желудочной секреции. Отмечена четкая, закономерная обратная зависимость между уровнем сахара в крови и кислотностью желудочного сока (23, 21, 19, 87).

В классических работах Б. П. Бабкина (4) и др. показано, что стимулирующее влияние инсулина на желудочную секрецию осуществляется благодаря возбуждающему действию гипогликемии на центры вагуса. Подтверждением этому является факт блокирования секреторного эффекта инсулина на желудок ваготомией или введением атропина.

Инсулиновая проба является признанным тестом для оценки эффективности ваготомии и антрэктомии. Предложен ряд критериев для оценки надежности ваготомии — пробы Hollander, Bachrach, Woddell, Ross и Kay, Bank и др. (78, 111).

Инсулин получил широкое распространение в клинике в качестве стимулятора желудочной секреции для диагностики ахлоргидрий (97, 53, 117). Сопоставление влияния инсулина и гистамина на желудочную секрецию показало, что первый сильнее воздействует на пепсинообразующую, а второй — на кислотообразующую функцию (29).

В последнее время механизм действия инсулина на желудочную секрецию был в значительной мере уточнен и дополнен (94, 109, 60, 81). Оказалось, что инсулин воздействует на желудок двухфазно. 1-я (ранняя) фаза наступает через 30—60 минут после введения инсулина, возникает вследствие гипогликемического вагусного возбуждения секреции и устраняется ваготомией. 2-я (поздняя) фаза наблюдается обычно между 3 и 6 часами после введения гормона, причем ее развитие предотвращается двусторонней адреналэктомией.

Последнее показывает связь между гормональными и нервными (вагусными) влияниями на желудок. В подтверждение этого было показано, что стрессовая реакция (инсулиновая или эмоциональная) может быть выравнена посредством как адренолитиков, так и холинолитиков (108). Кроме того, 2-я фаза «инсулиновой» желудочной секреции наблюдается количественно значительной лишь в том случае, когда имеется выраженная вагусная фаза.

Однако механизм влияния инсулиновой гипогликемии в ранней ее фазе полностью не раскрыт. В частности, введение глюкозы в указанный период полностью не блокирует секреторный эффект инсулина. Hirschowitz (82) выражает сомнение в том, что гипогликемия прямо или косвенно влияет на вагус Он справедливо полагает, что данный вопрос нуждается в дальнейшем изучении.

Недавно были получены данные, открывающие новую сторону воздействия инсулина на слизистую оболочку желудка.

Установлено, что инсулин (наряду с гормоном роста) обладает выраженным анаболическим действием (89, 77, 102, 103, 32). Этот эффект может осуществляться инсулином как автономно, так и путем стимуляции им секреции соматотропного гормона (83, 96).

Э. Э. Мартинсон и А. Я. Линд (38) убедительно продемонстрировали трофическое влияние инсулина на слизистую оболочку желудка и поджелудочную железу. Путем изучения темпов и интенсивности включения метионина — S35 в белки слизистой оболочки желудка у кошек и собак было доказано стимулирующее влияние инсулина на этот процесс. Благодаря своему трофическому действию инсулин оказывает протективное воздействие на слизистую оболочку желудка при воспроизведении экспериментальных язв (54).

Следовательно, стимулирующее влияние инсулина на желудочную секрецию осуществляется путем усиления метаболизма в слизистой оболочке желудка.

Таким образом, помимо вагусного механизма, немаловажное значение в формировании гиперсекреторной реакции в ответ на введение инсулина имеет и гормональный механизм, ибо гормон роста усиливает функцию главных и обкладочных клеток (39, 40). Стрессовая реакция, сопутствующая введению инсулина, вызывает отчетливое увеличение в крови кортизона (110), стимулирующее влияние которого на секрецию желудка также не вызывает сомнений.

Роль глюкагона в регуляции желудочной секреции изучена недостаточно. Этот гормон, секретируемый альфа-клетками поджелудочной железы, обладает контр-инсулярным действием. Между глюкозой и глюкагоном отмечена обратная корреляция, вследствие чего последний поддерживает уровень сахара в крови в физиологических условиях (91). Глюкагон подобно глюкокортикоидам вызывает гипергликемию. Его влияние на углеводный обмен заключается в быстрой и резкой гипергликемии благодаря печеночному глюкогенолизу (95).

Несмотря на то, что химическая формула секретина сходна с формулой глюкагона, последний, в отличие от первого, не вызывает быстрого повышения содержания пепсина в желудке (64).

Более того, внутривенное введение глюкагона больным язвенной болезнью и здоровым людям вызывает значительное торможение образования соляной кислоты и пепсина (70). Оказалось, что воздействие глюкагона и глюкозы на желудочную секрецию при длительном их введении больным язвенной болезнью весьма сходно: резкое повышение рН сока и снижение концентрации пепсина до 0 с последующим возвращением этих показателей к исходному уровню (107). Последнее связано, очевидно, с увеличением секреции инсулина, наступающим обычно после внутривенного введения глюкагона (65, 99, 105, 66).

Dotevall и соавт. (69) изучали действие внутривенного вливания глюкагона на желудочную секрецию соляной кислоты, стимулированную пентагастрином. Глюкагон снижал как базальную, так и стимулированную секрецию HCl, но не понижал кислотность, стимулированную максимальной дозой гистамина.

Таким образом, ингибирующее влияние глюкагона на секреторную функцию желудка бесспорно. Остается лишь неясным, обладает ли этот гормон прямым тормозящим влиянием на функцию желудочных желез, или подобный эффект осуществляется опосредованно.

www.medical-enc.ru

Гормоны поджелудочной железы и желудочно-кишечного тракта. Инсулин, строение, синтез и секреция, регуляция. Механизм действия инсулина. Глюкагон. Эффекты глюкагона

Строение. Представляет собой полипептид из 51 аминокислоты, массой 5,7 кД, состоящий из двух цепей А и В, связанных между собой дисульфидными мостиками. Синтез. Синтезируется в клетках поджелудочной железы в виде проинсулина, в этом виде он упаковывается в секреторные гранулы и уже здесь образуется инсулин и С-пептид.

Образованию и секреции инсулина способствуют: · повышение уровня глюкозы в крови, · приём пищи, причём не только глюкозы или углеводов, · аминокислоты, особенно лейцин и аргинин, · некоторые гормоны гастроэнтеропанкреатической системы: холецистокинин, ГИП, ГПП-1, а также такие гормоны, как глюкагон, АКТГ, СТГ, эстрогены и др., · препараты сульфонилмочевины, · повышение уровня калия или кальция, свободных жирных кислот в плазме крови. . Понижается секреция инсулина под влиянием соматостатина. . Бета-клетки также находятся под влиянием автономной нервной системы: ♦ парасимпатическая часть (холинергические окончания блуждающего нерва) стимулирует выделение инсулина ♦ симпатическая часть (активация α 2-адренорецепторов) подавляет выделение инсулина.

В крови инсулин может быть в двух формах: свободной и связной. Органы- мишени свободного инсулина: печень, скелетная мускулатура, кишечник; связного - жировая ткань. В наибольшей степени от инсулина зависит транспорт глюкозы в двух типах тканей: мышечная ткань (миоциты) и жировая ткань (адипоциты) — это т.н. инсулинозависимые ткани. Они вместе составляют почти 2/3 всей клеточной массы человеческого тела. Головной мозг - инсулиннезависимый В крови инсулин транспортируется при помощи белков крови (альбуминов, глобулинов).

Механизм рецепции инсулина мембранный. Он осуществляет свое действие на клетку-мишень через белок-рецептор. Инсулиновый рецептор представляет собой сложный интегральный белок клеточной мембраны, построенный из 2 субъединиц (a и b), причём каждая из них образована двумя полипептидными цепочками. Инсулин с высокой специфичностью связывается и распознаётся а- субъединицей рецептора, которая при присоединении гормона изменяет свою конформацию. Это приводит к появлению тирозинкиназной активности у субъединицы b, что запускает разветвлённую цепь реакций по активации ферментов, которая начинается с аутофосфорилирования рецептора. На промежуточном этапе происходит образование вторичных посредников: диацилглицеролов и инозитолтрифосфата, одним из эффектов которых является активация фермента — протеинкиназы С, с фосфорилирующим (и11 активирующим) действием которой на ферменты и связаны изменения во внутриклеточном обмене веществ. Усиление поступления глюкозы в клетки-мишени связано с активирующим действием посредников инсулина на включение в клеточную мембрану цитоплазматических везикул, содержащих белок-переносчик глюкозы GLUT 4. Комплекс инсулин-рецептор после образования погружается в цитозоль и в дальнейшем разрушается в лизосомах. Причём деградации подвергается лишь остаток инсулина, а освобождённый рецептор транспортируется обратно к мембране и снова встраивается в неё.

 

Биологическая роль инсулина I. Влияние на обмен углеводов: 1. Обеспечивает поступление глюкозы в клетки

2. Активирует гликолиз – дихотомический распад глюкозы, повышая активность глюкокиназы, гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы. 3. Активирует цикл трикарбоновых кислот, так как увеличивает активность пируватдегидрогеназного и α – кетоглутаратдегидрогеназного комплексов. 4. Активирует процесс биосинтеза гликогена, так как увеличивает активность гексокиназы, глюкокиназы, гликогенсинтазы. 5. Активирует пентозофосфатный путь распада глюкозы, так как увеличивает активность глюкозо – 6 – фосфатдегидрогеназы. 6. Ингибирует распад гликогена, т.к. активация фосфодиэстеразы приводит к разрушению ц - АМФ и инактивации через ряд ферментов гликогенфосфорилазы.12 7. Ингибирует глюконеогенез, снижая активность трех ферментов обходных реакций: пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируваткарбоксикиназы и фруктозо – 1,6 – ди (бис)фосфотазы. В результате инсулин снижает уровень глюкозы в крови. Инсулин - единственный гипогликемический гормон.

II. Влияние на обмен липидов. 1. Активирует биосинтез высших жирных кислот (ВЖК 2. Активирует биосинтез триацилглицеринов и липопротеинов. 3. Ингибирует распад ВЖК в процессе β – окисления. 4. Ингибирует распад триацилглицеринов. 5. Снижает биосинтез кетоновых тел (кетогенез) за счет активации ЦТК и уменьшения количества субстрата – ацетил-КоА, который расходуется в ЦТК. В целом инсулин оказывает на обмен липидов анаболический эффект.

III. Влияние на обмен белков: В целом инсулин оказывает на обмен белков анаболический эффект.

***Нарушение секреции инсулина вследствие деструкции бета-клеток — абсолютная недостаточность инсулина — является ключевым звеном патогенеза сахарного диабета 1-го типа. Нарушение действия инсулина на ткани — относительная инсулиновая недостаточность — имеет важное место в развитии сахарного диабета 2-го типа.

 

Глюкагон синтезируется в основном А – клетками панкреатических островков поджелудочной железы, а также рядом клеток кишечника. Глюкагон синтезируется в виде крупного предшественника. Проглюкагон активируется в глюкагон путем частичного протеолиза. Глюкагон представляет собой линейно расположенную полипептидную цепь, в состав которой входят 29 аминокислот.

В механизме действия глюкагона первичным является связывание со специфическими рецепторами мембран клеток, глюкагон действует на аденилатциклазныую систему, состоящую из трех частей: . Гормон взаимодействует с рецептором, в результате чего изменяется конформация рецептора, что ведет к изменению конформации N – белка который с использованием энергии ГТФ или ГМФ активирует фермент – аденилатциклазу (АДЦ). АДЦ начинает нарабатывать из АТФ 3,5АМФ – циклическую, которая активирует протеинкиназу и превращается в активную, при этом начинают запускаться механизмы фосфорилирования. Органы – мишени для глюкагона: ♦печень, ♦миокард, ♦жировая ткань, ♦скелетная мускулатура

 

Эффекты глюкагона противоположны эффектам инсулина: инсулин способствует запасанию энергии, стимулируя гликогенез, липогенез и синтез белка, а глюкагон, стимулируя гликогенолиз и липолиз, вызывает быструю мобилизацию источников потенциальной энергии с образованием глюкозы и жирных кислот соответственно. 2. Основная мишень глюкагона - печень: ♦ активируя фосфорилазу ускоряет распад гликогена, ♦одновременно ингибируя гликогенсинтетазу тормозит образование гликогена, ♦ активно стимулирует глюконеогенеза; Суммарный эффект глюкагона в печени сводится к повышенному образованию глюкозы. Поскольку большая ее часть покидает печень, концентрация глюкозы в крови под влиянием глюкагона повышается..Глюкагон - мощный липолитический агент: в адипоцитах, он активирует гормон-чувствительную липазу. Все действия глюкагона направлены на быстрое увеличение количества глюкозы в крови.

 

Взаимосвязь обмена белков, жиров и углеводов. Концентрация основных метаболитов: пределы изменений в норме и при патологии. Пункты взаимосвязей метаболизма глюкозы и липидов, углеводов и аминокислот, аминокислот и липидов. Значение в этих процессах цикла трикарбоновых кислот, пентозофосфатного пути, глюконеогенеза.

megalektsii.ru

Гормоны поджелудочной железы | Методы лечения заболеваний

клетки Лангерганса

В островках Лангeрганса большинства позвоночных выявляют два основных типа железистых клеток, вырабатывающих разные гормоны: инсулин и глюкагон. Клетки, синтезирующие инсулин, называют бета-клетками; клетки, вырабатывающие глюкагон, альфа-клетками. Кроме них определен третий тип клеток – дельта-клетки, в которых синтезируется соматостатин

Поджелудочная железа состоит из экзокринной и эндокринной частей (островки Лангерганса), которые развиваются из одного источника – энтодермы первичной кишки. В экзокринной части, составляющей у человека 98% всей массы железы, вырабатывается пищеварительный сок, который поступает в двенадцатиперстную кишку и содержит ферменты, необходимые для расщепления белков, жиров и углеводов. В островках Лангерганса синтезируются гормоны, регулирующие метаболические процессы, в особенности углеводный обмен.

Гормоны, вырабатываемые эндокринной частью поджелудочной железы

Содержание статьи

В островках Лангeрганса большинства позвоночных выявляют два основных типа железистых клеток, вырабатывающих разные гормоны: инсулин и глюкагон. Клетки, синтезирующие инсулин, называют бета-клетками; клетки, вырабатывающие глюкагон, альфа-клетками. Кроме них определен третий тип клеток – дельта-клетки, в которых синтезируется соматостатин.

Инсулин представляет собою белковый гормон с молекулярной массой около 6000 дальтон. Он состоит из двух полипептидных цепей, соединенных двумя дисульфидными мостиками. Инсулин образуется из предшественника – проинсулина – под влиянием протеаз. Активность проинсулина невелика (5% активности инсулина). Превращение проинсулина в инсулин происходит в бета-клетках. Инсулин был первым белковым гормоном, синтезированным искусственно.

Глюкагон – полипептид, построенный из одной цепи с молекулярной массой около 3500 дальтон. Кроме альфа-клеток островков Лангерганса глюкагон вырабатывается также в слизистой оболочке кишечника (энтероглюкагон). Функция энтероглюкагона несколько отличается от роли панкреатического глюкагона.  Гормоны островковых клеток оказывают значительное воздействие на метаболические процессы. Инсулин является анаболическим гормоном с широким спектром действия. Его роль состоит в повышении синтеза углеводов, жиров и белков. Он стимулирует метаболизм глюкозы. Под влиянием инсулина увеличивается проницаемость для глюкозы клеток миокарда, скелетных мышц, что усиливает ток глюкозы внутрь клеток и ее обмен. Инсулин стимулирует синтез гликогена в печени, снижает глюконеогенез (образование глюкозы из аминокислот), влияет на обмен жира, усиливая способность жировой ткани и печени к накоплению резервов жиров в форме триглицеридов.  Действие глюкагoна на метаболические процессы осуществляется в печени и реализуется через аденилатциклазу и цАМФ. Циклический АМФ, в свою очередь, активизирует ферменты, контролирующие скорость гликогенолиза, глюконеогенеза и липолиза. Основной эффект гормона состоит в усилении гликогенолиза в печени; глюкагон является синэргистом адреналина.  Концентрация гормонов поджелудочной железы в плазме крови зависит от поступления глюкозы с пищей, скорости ее окисления и от уровня других гормонов, участвующих в регуляции содержания глюкозы. При повышении содержания глюкозы в крови усиливается секреция инсулина, при ее снижении выделяется больше глюкагона.

Регуляция эндокринной части поджелудочной железы

Регуляция эндокриннджрлдхой части поджелудочной железы осуществляется симпхатической и парасимпатической нервной системой. Помимо того, уровень глюкозы, очевидно, изменяется и в самой поджелудочной железе, что используется для регуляции секреторной активности клеток. Регуляция секреции инсулина происходит и под влиянием ряда полипептидов, вырабатываемых в желудочно-кишечном тракте. Присутствие в нем глюкозы вызывает выброс энтероглюкагона. Этот гормон поступает с кровью к клеткам поджелудочной железы и стимулирует секрецию инсулина.

Регуляция секреции глюкагона

Регуляция секреции глюкагона осуществляется посредством рецепторов глюкозы в переднем гипоталамусе, которые выявляют снижение глюкозы в крови. Возможно, в эту цепь взаимодействий включается гормон роста гипофиза. Соматостатин, вырабатываемый дельта-клетками, оказывает ингибирующее влияние на выделение глюкагона. Симпатическая стимуляция усиливает секрецию глюкагона. Таким образом, система регуляции секреции инсулина и глюкагона и связанного с функцией этих гормонов уровня глюкозы в крови весьма сложна.  При отклонении уровня глюкозы в крови чот нормы наблюдаются явления гипо- и гипергликемии. В норме концентрация глюкозы в крови человека относительно постоянна и составляет около 80 мг/100 мл.

Болезни, связанные с гормонами поджелудочной железы

При гипогликемии, т. е. резком снижении уровня глюкозы, наблюдаются тахикардия, голод, возбуждение. В результате гипогликемической комы может наступить смерть. Предотвращение этих явлений возможно при вливаниях глюкозы и введении глюкагона. При уровне глюкозы выше 180 мг/100 мл глюкоза выводится с мочой, что происходит при ослабленной функции инсулина и является одним из проявлений сахарного диабета. Это заболевание возникает в результате недостаточной выработки инсулина бета-клетками поджелудочной железы. Те же явления могут наблюдаться в результате нарушения реакции периферических тканей на инсулин. В отсутствии инсулина глюкоза медленно проникает в клетки мышц и печени, запасы гликогена быстро истощаются.

В желудочно-кишечном тракте выделяется много веществ, принимающих участие в пищеварении. Часть из них переносится кровью к тканям-мишеням и поэтому может рассматриваться как гормоны.  Гормоны, вырабатываемые в желудочно-кишечном тракте, представляют собою пептиды; многие из них существуют в нескольких молекулярных формах. Наиболее изученными являются гастрин, секретин, холецистокинин (панкреозимин). В желудочно-кишечном тракте вырабатывается также глюкагон (энтероглюкагон).  Кроме того, в эпителии желудочно-кишечного тракта вырабатываются и другие гормоны, которые пока менее изучены. Основа функцией этих гормонов является влияние на моторику и ceкрецию различных отделов желудочно-кишечного тракта. Гастрин стимулирует секрецию соляной кислоты железами фундального отдела желудка. Секретин и холецистокинин стимулируют экзокринную функцию поджелудочной железы. Сeкретин вызывает выделение панкреатического сока, а холецистокинин – секрецию ферментов.

medimet.info

Эндокринная функция поджелудочной системы | Физиология

Эндокринная часть поджелудочной железы представлена группами «светлых» клеток », расположенных среди экзокринной ткани, которые называются островками поджелудочной железы, или островками Лангерганса. Масса этой ткани в поджелудочной железе не превышает 1-2%. Больше содержит ее хвостовой отдел железы. Островки, особенно их центральная часть, хорошо оснащенные капиллярами. Иннервация поджелудочной железы осуществляется ветвями симпатичных, блуждающего и спинальных нервов. Непосредственно в островках заканчиваются постганглионарные симпатические и парасимпатические волокна. В островках поджелудочной железы выделяют три основных типа клеток (бета-, альфа-и дельта-), которые различаются по характеру секреторных гранул и видом производимых гормонов. Основную массу островков Лангерганса составляют бета-клетки.Гормоны островков поджелудочной железы. В бета-клетках синтезируется гормон инсулин (в форме проинсулина), в альфа-клетках - глюкагон, в дельта-клетках - соматостатин. Кроме того, из экстрактов ткани поджелудочной железы выделены гормоны ваготонин, цеятропнеин, бомбезин и липокаин.Инсулин - белковый гормон, в состав которого входит цинк. Он является первым гормоном и первым белком, синтезированным искусственно. Инсулин участвует в регуляции углеводного, белкового и липидного обмена. Под его воздействием уменьшается концентрация сахара в крови - возникает гипогликемия. Это связано с тем, что инсулин повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы, усиливая поступление глюкозы внутрь клетки (за исключением клеток головного мозга), способствует превращению глюкозы в гликоген в печени и мышцах, снижает глюконеогенез (образование глюкозы из аминокислот) . Кроме влияния на углеводный обмен, инсулин стимулирует синтез белка из аминокислот и их активный транспорт в клетки. Он также участвует в регуляции жирового обмена, способствуя образованию высших жирных кислот из продуктов углеводного обмена (липогенеза), а также усиливая способность жировой ткани и клеток печени к захвату свободных жирных кислот и накопление их в форме триглицеридов (липидогенез). В механизме действия инсулина на углеводный обмен важную роль играют специфические рецепторы, расположенные на плазматической мембране клеток-мишеней. Взаимодействие инсулина с рецепторами реализуется через подавление аденилатциклазы и активации тирозинкиназы, которая способствует проникновению инсулина в клетку и повышению активности гексокиназы (первая стадия гликолиза). Кроме этого, активизируется пентозный шунт с последующим образованием НАД (НАДФ)-никотинамидных коферментов, которые нужны для осуществления липогенеза.Глюкагон усиливает гликогенолиз в печени и повышает уровень глюкозы в крови за счет активации цАМФ. В этом глюкагон является антагонистом инсулина и синергистов адреналина. Глюкагон способствует глюконеогенеза, ускоряет окисление жирных кислот в печени.Ваготонин повышает тонус блуждающих нервов, их активность. иХентропнеин возбуждает дыхательный центр, способствует расслаблению гладких мышц бронхов, вследствие чего их просвет увеличивается. Кроме того, центропнеин повышает способность гемоглобина эритроцитов связывать кислород и улучшает его транспорт. Липокаин участвует в мобилизации жира из депо. Бомбезин стимулирует выделение пепсина желудком и отвечает за насыщение организма.Регуляция секреции инсулина и глюкагона. Регуляция секреции инсулина зависит от содержания глюкозы в крови. Повышение его в крови (гипергликемия) приводит к увеличению поступления инсулина в кровь, снижение (гипогликемия)-к снижению сиродукции и поступления этого гормона в сосудистое русло. Как «измеряется» уровень глюкозы в крови? Установлено, что изменение уровня глюкозы в крови воспринимается специализированными клетками - глюкорецепторы поджелудочной железы, каротидного синуса, паравентрикулярного ядер гипоталамуса. При повышении уровня глюкозы в крови происходит активизация рецепторов - клеток поджелудочной железы, которые отвечают на этот стимул повышением синтеза и выделением инсулина в кровь. Описанный эффект происходит лишь при окислении глюкозы в бета-клитийи и активации аденилатциклазы, повышении уровня Са2 + в цитозоле при наличии кальмодулина и активизации полифосфоинозитиднои системы. В случае снижения уровня глюкозы в крови раздражаются рецепторы альфа-клеток железы, хцо приводит к синтезу и секреции глюкагона, повышение уровня сахара. Эта реакция происходит только при предварительном окислении глюкозы и повышенной концентрации Са2 + в альфа-клетках железы. Глюкорецепторы каротидного синуса реагируют на повышение, так и на снижение уровня сахара в крови. Информация от них передается дорсальным ядрам блуждающего нерва, расположенных в продолговатом мозге. От нервных клеток ядра импульсы волокнами блуждающего нерва распространяются на ганглиев, которые локализуются в ткани поджелудочной железы, а затем в бета-клеток островков поджелудочной железы. Предшественник инсулина, который образуется в них (проинсулин), переносится в клеточный комплекс Гольджи, где происходит цАМФ-зависимый процесс - превращения проинсулина в инсулин. Под влиянием инсулина глюкоза содержится в печени, мышцах, превращается в гликоген, и уровень сахара в крови восстанавливается до нормальных величин. Если уровень глюкозы в крови снижается, то происходит торможение активности нервных клеток паравентрикулярного ядер гипоталамуса и как следствие этого - снижение секреции инсулина. Установлено влияние различных отделов нервной системы на секрецию инсулина. Первые результаты в этом направлении получены в клинике. Хорошо известно, что сахарный диабет развивается после психической травмы. Доказано, что условнорефлекторные раздражители, сигнализирующие о поступлении сахара, гипнотическое внушение о введении сахара обусловливают снижение гликемии (вследствие повышенной секреции инсулина). Вегетативная нервная система (парасимпатическая и симпатическая) также имеет значение для регуляции эндокринной функции поджелудочной железы. Стимуляция блуждающего нерва сопровождается гипогликемией вследствие повышения секреции инсулина. Возбуждение симпатической нервной системы и введение адреналина (или норадреналина) приводит к повышению уровня сахара в крови. В регуляции секреции инсулина участвует ряд гормонов. Так секрецию инсулина стимулируют гормон роста (соматотропин) аденогипофиза, гормоны щитовидной железы, ЖКТ (кишечный глюкагон, секретин, холецистокинин и др.)., Простагландин Е и. Основан в дельта-клетках островкового аппарата и гипоталамусе, соматотропин тормозит секрецию инсулина. Регуляция секреции глюкагона также осуществляется через стимуляцию глюкорецепторы в переднем гипоталамусе, которые реагируют на изменение уровня глюкозы в крови. Так, при его повышении происходит торможение секреции глюкагона, а при снижении - ее увеличение. На образование глюкагона в альфа-клетках влияют и соматотропин аденогипофиза, который повышает активность альфа-клеток. Соматостатин, наоборот, тормозит образование и выделение глюкагона. При уменьшении концентрации глюкозы в крови ниже 1,78 ммоль / л (норма-4 ,44-6, 66 ммоль / л) появляются характерные симптомы, а именно: чрезмерное потоотделение, тахикардия, сильный голод и возбуждение. Если уровень глюкозы продолжает снижаться, то развивается гипогликемическая кома, которая сопровождается потерей сознания и может быстро привести смерть. Непосредственной причиной ее является недостаточное обеспечение клеток мозга глюкозой, которая является для них единственным энергетическим источником. В этих случаях эффективным средством лечения является введение глюкозы. В случае инсулярной недостаточности островкового аппарата поджелудочной железы развивается сахарный диабет. Основными проявлениями этого заболевания являются гипергликемия, глюкозурия (появление сахара в моче), повышение количества (до 10 л в сутки) выделяемой мочи (полиурия), жажда и чрезмерный аппетит. Причиной увеличения содержания сахара в крови у больных сахарным диабетом является утрата способности печени откладывать глюкозу в виде гликогена, а клеток других органов - утилизировать ее. Если болезнь развивается в молодом возрасте, то она обусловлена обычно снижением числа бета-клеток островкового аппарата. У взрослых секреция инсулина может быть пригниченую (особенно в начальной стадии заболевания) вследствие устойчивости (резистентности) к инсулину, которая связана с недостаточностью рецепторов инсулина на клетках-мишенях, или образованием комплекса белок - инсулин, который является неактивной формой гормона.

fiziologija.vse-zabolevaniya.ru

модульная секреция инсулина из поджелудочной железы — PubMed на русском

Emptying the Pool: Modular Insulin Secretion From the PancreasИсточник: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4764145/

Фундаментальная модель секреции инсулина, стимулированной глюкозой, в течение десятилетий оставалась практически неизменной. Повышение уровня глюкозы в крови переносится в β-клетки поджелудочной железы, где он метаболизируется для получения АТФ. Изменение отношения АТФ / АДФ закрывает мембранные калиевые каналы и, в конечном счете, вызывает потенциал действия, который приводит к притоку кальция и экзоцитозу. Секретируемый инсулин обычно происходит из очень небольшой части доступных секреторных гранул (

Любопытно, что β-клетки организованы в островки, состоящие из относительно небольшого числа клеток от десятков до тысяч (7,8) в отличие от монолитной структуры, такой как надпочечный мозг (рис.1). Как анатомическая единица, модульность островков может быть довольно обширной. Например, у людей есть несколько миллионов островков (9), и это выгодно в некоторых отношениях. В эволюционных терминах модульность обеспечивает так называемую устойчивость к возмущениям (10). Островки анатомически отключены друг от друга, предотвращая распространение повреждений и дисфункции. Кроме того, повреждение определенной группы островков может быть компенсировано за счет того, что другие островки забирают слабину. Но это ставит вопрос о том, как секреторный вывод из миллионов островков координируется и тонко настраивается в ответ на изменения уровня глюкозы в крови. Учитывая очень малый запас погрешности (~ 2-3 ммоль / л) на гипогликемической стороне контрольной точки глюкозы в крови (11), справедливо сказать, что это открытый вопрос и тот, который не так просто решить Экспериментально с использованием препаратов ex vivo.

Монолитная и модульная секреция островков. Эксперименты на культивируемых островках предполагают, что каждый остров имеет присущую способность ощущать повышение уровня глюкозы в крови и выделять небольшое количество инсулина, что ведет себя как монолитная система (слева). Новые данные Zhu et al. (16) предполагает, что секреция может происходить более модульно (справа). В этой модели отдельные островки выделяют большое количество своего груза в ответ на повышение уровня глюкозы в крови, тогда как большинство островков остаются бездействующими.

Есть определенные вопросы, на которые можно ответить только физиологическим экспериментированием у живого животного: картирование нейронных схем к поведению (12) и регуляция сосудистого тонуса (13), чтобы назвать два. Эта проблема гомеостатического контроля над секрецией инсулина, по-видимому, является третьей (14). Многочисленные регуляторные пути, которые могут влиять на секрецию инсулина (15), были идентифицированы, подвергая культивируемые островки различным биологическим агонистам, но эксперименты ex vivo не могут сказать нам, какие агенты являются наиболее заметными естественными регуляторами в живом организме. Генетические модели, такие как нокауты, специфичные для тканей, не могут дать убедительных доказательств для такой естественной надежной системы, не имея возможности измерить секрецию от отдельных островков in vivo.

В этой проблеме диабета Zhu et al. (16) описывают интравитальную визуализацию секреции поджелудочной железы поджелудочной железы. В этом отчете описывается новая модель мыши, которая трансгенно выражает флуоресцентный груз, обозначающий просвет секреторных гранул инсулина. Важно отметить, что эта конструкция хорошо переносится, и мыши не обнаруживают признаков дисфункционального гомеостаза глюкозы. Изолированные островки также нормальны, и показано, что секреция груза достоверно сообщает о секреции инсулина. Однако эксперименты с интравитальной визуализацией дали некоторые очень удивительные результаты, которые бросают вызов предположению о том, что все островки являются равными возможностями для ответчиков на повышение уровня глюкозы в крови. Во-первых, секрецию наблюдали только из частичной доли островков в ответ на пероральное или внутривенное введение глюкозы. Более удивительным является степень секреции, при этом ответные островки в некоторых случаях теряют почти весь их флюоресцентный груз (рис.1).

Это провокационный вывод с двух точек зрения. Во-первых, не существует известного механизма стимуляции секреции инсулина, который может по-видимому мобилизовать весь резервный пул. Клинически полезные регуляторы секреции инсулина, такие как инкретины, секреция потенцита примерно в два раза (17,18), и максимальное потенцирование посредством экстраординарных методов лечения (например, насильственная деполяризация клетки химическими средствами), по-видимому, достигает примерно в пять раз (19) , Это согласуется с оценками того, что максимум 5% секреторного гранулята инсулина можно мобилизовать in vitro (1). Однако секреция из островков «первого ответчика», по-видимому, в 10-100 раз больше, чем максимальная секреторная реакция in vitro. Либо эти островки имеют принципиально иной секреторный механизм, либо какой-то неизвестный агонист сильно усиливает секрецию, вызванную глюкозой. Во-вторых, эти данные свидетельствуют о том, что существуют потенциальные терапевтические возможности для агентов, которые более интенсивно ведут секрецию островков, если мы сможем определить основные ответственные молекулярные механизмы. Использование даже небольшой доли этого потенциала было бы мощной терапией для ранней стадии диабета типа 2.

Будущая работа, несомненно, поможет нам понять количественное влияние первых респондентов на повышение уровня инсулина в крови. Пока неясно, действительно ли «нереспонденты» секретируются или нет, особенно если они секретируют по скорости, предсказанной экспериментами ex vivo. Уменьшение флуоресценции островков на 1% или менее было бы очень трудно измерить с помощью флуоресцентной микроскопии. Секреция, которая не обнаруживается методами Zhu et al. (16) могут даже количественно вносить больший вклад в рост инсулина плазмы, чем у первых ответчиков, если такие низкие респонденты присутствуют в подавляющем большинстве случаев. Наконец, стоит также отметить, что экспериментальные измерения Zhu et al. были проведены под анестезией, которая, как известно, изменяет гомеостаз глюкозы (20). Тем не менее, результаты Zhu et al. являются важными, поскольку они предполагают, что весь пул гранул фактически может быть полностью использован в правильных условиях и, следовательно, не может быть полностью «зарезервирован» в конце концов.

См. Сопроводительную статью, стр. 699.

Финансирование. Эта работа была поддержана Национальным институтом здоровья (NIH), Национальным институтом диабета и болезней органов пищеварения и почек (грант R01DK077140) и Управлением директора NIH (грант R21OD018315) M.A.R.

Двойственность интересов. Не сообщалось о потенциальных конфликтах интересов, имеющих отношение к этой статье.

rupubmed.com