Endokrinná funkcia pankreasu

Pankreas sa nachádza na zadnej stene brušnej dutiny, za žalúdkom, na úrovni L1-L2 a siaha od dvanástnika po hilum sleziny. Jeho dĺžka je približne 15 cm, hmotnosť je približne 100 g. Pankreas má hlavu umiestnenú v oblúku dvanástnika, telo a chvost, ktorý siaha po hilum sleziny a leží retroperitoneálne. Krvné zásobenie pankreasu zabezpečuje slezinová a horná mezenterická tepna. Žilová krv vstupuje do slezinová a horná mezenterická žila. Pankreas je inervovaný sympatickými a parasympatickými nervami, ktorých terminálne vlákna sa dotýkajú bunkovej membrány ostrovčekových buniek.

Pankreas má exokrinnú a endokrinnú funkciu. Endokrinnú funkciu vykonávajú Langerhansove ostrovčeky, ktoré tvoria približne 1 – 3 % hmotnosti žľazy (od 1 do 1,5 milióna). Priemer každého z nich je približne 150 µm. Jeden ostrovček obsahuje 80 až 200 buniek. Existuje ich niekoľko typov v závislosti od ich schopnosti vylučovať polypeptidové hormóny. A-bunky produkujú glukagón, B-bunky produkujú inzulín a D-bunky produkujú somatostatín. Bolo tiež objavených niekoľko ostrovčekových buniek, o ktorých sa predpokladá, že produkujú vazoaktívny intersticiálny polypeptid (VIP), gastrointestinálny peptid (GIP) a pankreatický polypeptid. B-bunky sú lokalizované v strede ostrovčekov a zvyšok sa nachádza na ich okraji. Prevažnú časť hmoty – 60 % buniek – tvoria B-bunky, 25 % – A-bunky, 10 % – D-bunky a zvyšok – 5 % hmotnosti.

Inzulín sa tvorí v B-bunkách zo svojho prekurzora, proinzulínu, ktorý sa syntetizuje na ribozómoch drsného endoplazmatického retikula. Proinzulín sa skladá z 3 peptidových reťazcov (A, B a C). Reťazce A a B sú spojené disulfidovými mostíkmi a C-peptid spája A a B reťazce. Molekulová hmotnosť proinzulínu je 9 000 daltonov. Syntetizovaný proinzulín vstupuje do Golgiho aparátu, kde sa proteolytickými enzýmami rozkladá na molekulu C-peptidu s molekulovou hmotnosťou 3 000 daltonov a molekulu inzulínu s molekulovou hmotnosťou 6 000 daltonov. A-reťazec inzulínu pozostáva z 21 aminokyselinových zvyškov, B-reťazec z 30 a C-peptid z 27-33. Prekurzorom proinzulínu v procese jeho biosyntézy je preproinzulín, ktorý sa od prvého menovaného líši prítomnosťou ďalšieho peptidového reťazca pozostávajúceho z 23 aminokyselín a pripojeného k voľnému koncu B-reťazca. Molekulová hmotnosť preproinzulínu je 11 500 daltonov. Na polyzómoch sa rýchlo mení na proinzulín. Z Golgiho aparátu (lamelárny komplex) vstupuje inzulín, C-peptid a čiastočne proinzulín do vezikúl, kde sa prvé menované viaže na zinok a ukladá sa v kryštalickom stave. Pod vplyvom rôznych podnetov sa vezikuly presúvajú na cytoplazmatickú membránu a emyocytózou uvoľňujú inzulín v rozpustenej forme do prekapilárneho priestoru.

Najsilnejším stimulátorom jeho sekrécie je glukóza, ktorá interaguje s receptormi cytoplazmatickej membrány. Inzulínová odpoveď na jeho účinok je dvojfázová: prvá fáza - rýchla - zodpovedá uvoľneniu zásob syntetizovaného inzulínu (1. pool), druhá - pomalá - charakterizuje rýchlosť jeho syntézy (2. pool). Signál z cytoplazmatického enzýmu - adenylátcyklázy - sa prenáša do systému cAMP, mobilizuje vápnik z mitochondrií, ktorý sa podieľa na uvoľňovaní inzulínu. Okrem glukózy majú stimulačný účinok na uvoľňovanie a sekréciu inzulínu aj aminokyseliny (arginín, leucín), glukagón, gastrín, sekretín, pankreozymín, gastrický inhibičný polypeptid, neurotenzín, bombesín, sulfanilamidové lieky, beta-adrenergné stimulanty, glukokortikoidy, STH, ACTH. Hypoglykémia, somatostatín, kyselina nikotínová, diazoxid, alfa-adrenergná stimulácia, fenytoín a fenotiazíny potláčajú sekréciu a uvoľňovanie inzulínu.

Inzulín v krvi je voľný (imunoreaktívny inzulín, IRI) a viazaný na plazmatické bielkoviny. K degradácii inzulínu dochádza v pečeni (až do 80 %), obličkách a tukovom tkanive pod vplyvom glutatióntransferázy a glutatiónreduktázy (v pečeni), inzulinázy (v obličkách), proteolytických enzýmov (v tukovom tkanive). Proinzulín a C-peptid tiež podliehajú degradácii v pečeni, ale oveľa pomalšie.

Inzulín má viacero účinkov na tkanivá závislé od inzulínu (pečeň, svaly, tukové tkanivo). Nemá priamy vplyv na obličkové a nervové tkanivo, šošovku a erytrocyty. Inzulín je anabolický hormón, ktorý zvyšuje syntézu sacharidov, bielkovín, nukleových kyselín a tukov. Jeho účinok na metabolizmus sacharidov sa prejavuje zvýšeným transportom glukózy do buniek tkanív závislých od inzulínu, stimuláciou syntézy glykogénu v pečeni a potlačením glukoneogenézy a glykogenolýzy, čo spôsobuje zníženie hladiny cukru v krvi. Účinok inzulínu na metabolizmus bielkovín sa prejavuje stimuláciou transportu aminokyselín cez cytoplazmatickú membránu buniek, syntézou bielkovín a inhibíciou ich rozpadu. Jeho účasť na metabolizme tukov je charakterizovaná zahrnutím mastných kyselín do triglyceridov tukového tkaniva, stimuláciou syntézy lipidov a potlačením lipolýzy.

Biologický účinok inzulínu je spôsobený jeho schopnosťou viazať sa na špecifické receptory bunkovej cytoplazmatickej membrány. Po naviazaní sa na ne signál prenáša prostredníctvom enzýmu zabudovaného do bunkovej membrány - adenylátcyklázy - do systému cAMP, ktorý za účasti vápnika a horčíka reguluje syntézu bielkovín a využitie glukózy.

Bazálna koncentrácia inzulínu, stanovená rádioimunologicky, je u zdravých jedincov 15-20 μU/ml. Po perorálnom podaní glukózy (100 g) sa jeho hladina po 1 hodine zvýši 5-10-krát v porovnaní s počiatočnou hladinou. Rýchlosť sekrécie inzulínu nalačno je 0,5-1 U/h a po jedle sa zvýši na 2,5-5 U/h. Sekrécia inzulínu sa zvyšuje parasympatickou stimuláciou a znižuje sympatickou stimuláciou.

Glukagón je jednoreťazcový polypeptid s molekulovou hmotnosťou 3485 daltonov. Skladá sa z 29 aminokyselinových zvyškov. V tele sa rozkladá proteolytickými enzýmami. Sekréciu glukagónu reguluje glukóza, aminokyseliny, gastrointestinálne hormóny a sympatický nervový systém. Zvyšuje sa hypoglykémiou, arginínom, gastrointestinálnymi hormónmi, najmä pankreozymínom, faktormi stimulujúcimi sympatický nervový systém (fyzická aktivita atď.) a znížením hladiny voľných mastných kyselín v krvi.

Produkciu glukagónu inhibuje somatostatín, hyperglykémia a zvýšené hladiny voľných mastných kyselín v krvi. Obsah glukagónu v krvi sa zvyšuje pri dekompenzovanom diabete mellitus a glukagonóme. Polčas rozpadu glukagónu je 10 minút. Inaktivuje sa primárne v pečeni a obličkách štiepením na neaktívne fragmenty pod vplyvom enzýmov karboxypeptidázy, trypsínu, chymotrypsínu atď.

Hlavný mechanizmus účinku glukagónu je charakterizovaný zvýšením produkcie glukózy pečeňou stimuláciou jej rozkladu a aktiváciou glukoneogenézy. Glukagón sa viaže na membránové receptory hepatocytov a aktivuje enzým adenylátcyklázu, ktorý stimuluje tvorbu cAMP. To vedie k akumulácii aktívnej formy fosforylázy, ktorá sa podieľa na procese glukoneogenézy. Okrem toho sa potláča tvorba kľúčových glykolytických enzýmov a stimuluje sa uvoľňovanie enzýmov zapojených do procesu glukoneogenézy. Ďalším tkanivom závislým od glukagónu je tukové tkanivo. Väzbou na receptory adipocytov glukagón podporuje hydrolýzu triglyceridov za vzniku glycerolu a voľných mastných kyselín. Tento účinok sa dosahuje stimuláciou cAMP a aktiváciou hormón-senzitívnej lipázy. Zvýšená lipolýza je sprevádzaná zvýšením voľných mastných kyselín v krvi, ich začlenením do pečene a tvorbou ketokyselín. Glukagón stimuluje glykogenolýzu v srdcovom svale, čo zvyšuje srdcový výdaj, rozširuje arterioly a znižuje celkový periférny odpor, znižuje agregáciu krvných doštičiek, sekréciu gastrínu, pankreozymínu a pankreatických enzýmov. Pod vplyvom glukagónu sa zvyšuje tvorba inzulínu, somatotropného hormónu, kalcitonínu, katecholamínov a vylučovanie tekutín a elektrolytov močom. Jeho bazálna hladina v krvnej plazme je 50 – 70 pg/ml. Po konzumácii bielkovinových jedál, počas hladovania, pri chronickom ochorení pečene, chronickom zlyhaní obličiek a glukagónome sa obsah glukagónu zvyšuje.

Somatostatín je tetradekapeptid s molekulovou hmotnosťou 1600 daltonov, pozostávajúci z 13 aminokyselinových zvyškov s jedným disulfidovým mostíkom. Somatostatín bol prvýkrát objavený v prednom hypotalame a potom v nervových zakončeniach, synaptických vezikulách, pankrease, gastrointestinálnom trakte, štítnej žľaze a sietnici. Najväčšie množstvo hormónu sa tvorí v prednom hypotalame a D-bunkách pankreasu. Biologická úloha somatostatínu spočíva v potlačení sekrécie somatotropného hormónu, ACTH, TSH, gastrínu, glukagónu, inzulínu, renínu, sekretínu, vazoaktívneho gastrického peptidu (VGP), žalúdočnej šťavy, pankreatických enzýmov a elektrolytov. Znižuje absorpciu xylózy, kontraktilitu žlčníka, prietok krvi vo vnútorných orgánoch (o 30 – 40 %), črevnú peristaltiku a tiež znižuje uvoľňovanie acetylcholínu z nervových zakončení a elektrickú dráždivosť nervov. Polčas parenterálne podaného somatostatínu je 1 – 2 minúty, čo nám umožňuje považovať ho za hormón a neurotransmiter. Mnohé účinky somatostatínu sú sprostredkované jeho vplyvom na vyššie uvedené orgány a tkanivá. Mechanizmus jeho účinku na bunkovej úrovni nie je stále jasný. Obsah somatostatínu v krvnej plazme zdravých jedincov je 10 – 25 pg/l a zvyšuje sa u pacientov s diabetes mellitus 1. typu, akromegáliou a D-bunkovým nádorom pankreasu (somatostatinóm).

Úloha inzulínu, glukagónu a somatostatínu v homeostáze. Inzulín a glukagón hrajú hlavnú úlohu v energetickej rovnováhe tela a udržiavajú ju na určitej úrovni v rôznych stavoch tela. Počas hladovania sa hladina inzulínu v krvi znižuje a glukagón sa zvyšuje, najmä na 3. až 5. deň hladovania (približne 3-5-krát). Zvýšená sekrécia glukagónu spôsobuje zvýšený rozklad bielkovín vo svaloch a zvyšuje proces glukoneogenézy, čo pomáha dopĺňať zásoby glykogénu v pečeni. Konštantná hladina glukózy v krvi, ktorá je nevyhnutná pre fungovanie mozgu, erytrocytov a drene obličiek, sa tak udržiava zvýšením glukoneogenézy, glykogenolýzy, potlačením využitia glukózy inými tkanivami pod vplyvom zvýšenej sekrécie glukagónu a znížením spotreby glukózy tkanivami závislými od inzulínu v dôsledku zníženej produkcie inzulínu. Počas dňa mozgové tkanivo absorbuje 100 až 150 g glukózy. Hyperprodukcia glukagónu stimuluje lipolýzu, ktorá zvyšuje hladinu voľných mastných kyselín v krvi, ktoré srdce a ďalšie svaly, pečeň a obličky využívajú ako energetický materiál. Počas dlhšieho hladovania sa zdrojom energie stávajú aj ketokyseliny tvorené v pečeni. Počas prirodzeného hladovania (cez noc) alebo počas dlhých prestávok v príjme potravy (6 – 12 hodín) sú energetické potreby tkanív závislých od inzulínu udržiavané mastnými kyselinami tvorenými počas lipolýzy.

Po jedle (sacharidy) sa pozoruje rýchly nárast hladiny inzulínu a pokles hladiny glukagónu v krvi. Prvý z nich spôsobuje zrýchlenie syntézy glykogénu a využitie glukózy tkanivami závislými od inzulínu. Bielkovinové potraviny (napríklad 200 g mäsa) stimulujú prudký nárast koncentrácie glukagónu v krvi (o 50 – 100 %) a nevýznamný nárast inzulínu, čo prispieva k zvýšenej glukoneogenéze a zvýšeniu produkcie glukózy pečeňou.

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