Гормоны поджелудочной железы и APUD-система.
Поджелудочная железа - один из основных органов гуморальной системы организма. Состоит она из групп эндокринных и экзокринных клеток, которые образованны из энтодермы первичной кишки, тем самым она участвует как во внешней, так и во внутренней секреции. Многие железы, в том числе и поджелудочная, производят гормоны, которые представляют собой биологически активные соединения, имеющие строго избирательное и специфическое действие на организм. Самые важные для нас - рассеянные по железе несколько сотен тысяч групп клеток, названных Островки Лангерганса. Они содержат четыре типа клеток :
Бета-клетки, в которых вырабатывается инсулин. Он увеличивает проницаемость мембран для глюкозы, активирует ферменты гликолиза, стимулирует образование в печени и мышцах гликогена, ускоряет синтез жиров и белков.Так же инсулин сочетает в себе анаболический и катаболический эффект. Молекула инсулина образована двумя полипептидными цепями, содержащими 51 аминокислотный остаток. Первичная структура инсулина у биологических видов различается, как и его важность в регуляции обмена углеводов. Наиболее близкий к человеческому - инсулин свиньи, который различается одним аминокислотным остатком: в 30 положении B-цепи свиного инсулина расположен аланин, а в инсулине человека — треонин; Синтез и работа гормона представляют процесс, включающий несколько этапов. Первоначально образуется неактивный предшественник гормона, который после ряда химических превращений переходит в активную форму. Ген, который кодирует первичную структуру предшественника инсулина, локализуется в коротком плече 11 хромосомы, а на рибосомах шероховатой эндоплазматической сети он синтезируется. Стимуляторами освобождения инсулина являются: повышение уровня глюкозы в крови и холинергический нервный сигнал. Дополнительный инсулин образуется во время приёма пищи. Секрецию инсулина усиливают аминокислоты, в частности лейцин и аргинин, некоторые гормоны: холецистокинин, ГИП, ГПП-1, АКТГ, эстрогены, производные сульфонилмочевины. А также повышение уровня калия или кальция или свободных жирных кислот в плазме крови. Нормальная концентрация в сыворотке крови — 6-24 мкЕД/мл.
Альфа-клетки, в которых вырабатывается глюкагон. Молекула глюкагона состоит из 29 аминокислот и имеет молекулярный вес 3485 дальтон. Механизм действия глюкагона основан на связывании со специфическими рецепторами клеток печени. Это приводит к повышению активности аденилатциклазы и увеличению образования цАМФ. Результатом является усиленный катаболизм депонированного в печени гликогена. Нормальная концентрация глюкозы в плазме — 3,3–5,5 ммоль/л
Дельта-клетки поджелудочной железы встречаются не так часто, их всего 2-10% от общего количества. В них вырабатывается соматостатин. Он существует в двух биологически активных формах, которые имеют одного предшественника, но различаются длиной N-конца: SST-14 и SST-28. Так как это гормон вырабатывается не только в поджелудочной железе, то он имеет широкий спектр функций, но относящиеся к поджелудочной железе это: подавление секреции гормонально активных пептидов и серотонина, продуцируемых в желудке, кишечнике, печени и поджелудочной железе, понижение секреции инсулина, глюкагона, гастрина, холецистокинина, вазоактивного интестинального пептида, инсулиноподобного фактора роста-1. Нормальная концентрация соматостатина в плазме — 10—25 нг/л,
Гамма-клетки в которых вырабатывается полипептид поджелудочной железы, но есть и другое название – амилин, который представляет собой пептид из 37 аминокислотных остатков. Вырабатывается р-клетками и хранится вместе с инсулином (1 молекула амилина на 100 молекул инсулина). Под воздействием стимуляторов Р-клеток амилин секретируется вместе с инсулином.У большинства больных с диабетом 2 типа в островках поджелудочной железы обнаруживаются отложения амилоида. Эти нерастворимые фибриллярные белки, состоящие из амилина и его предшественника. Интересный факт, что ученые из университета Дэвиса заявили, что гормон поджелудочной железы амилин вызывает сердечную недостаточность у больных диабетом и ожирением. Используя крыс, подвергшихся генетическим изменениям,благодаря которым смогли вырабатывать амилин наравне с людьми страдающими ожирением, ученые выяснили, что олигомеры амилина атакуют мембраны миоцитов. Клеточные мембраны начинают легче пропускать кальций, поэтому сокращение миоцитов меняется. Помимо этого нарушается выработка важнейших белков, что может привести к некрозу. Нормальная концентрация амилина в плазме: 20—29 лет — 12,9+1,0 пмоль/л; 30—39 лет — 27,4±2,9; 40—49 лет - 39,3±3,1 пмоль/л; 50—59 лет — 43,1±6,7 пмоль/л; 60-69 лет — 49,3+6,7 пмоль/л
G – клетки вырабатывают гастрин, состоящий из 34 молекул аминокислоты в незначительных количествах. Этот гормон влияет на качественный состав желудочного сока, регулируя количество соляной кислоты и пепсина. Нормальная концентрация гастрина в крови -13-125 пг/мл.
При проблемах с выработкой гормонов в поджелудочной железе возможны серьезные заболевания. Такие как рак поджелудочной железы(как следствие диабета) и сахарный диабет 1 и 2 типов.
APUD-система.
APUD — аббревиатура из первых букв английских слов amines - амины, precursor - предшественник, uptake - усвоение, decarboxylation - декарбоксилирование. Или же диффузная нейроэндокринная система. Клетки APUD-системы (апудоциты) - это гормонально-активные нейроэндокринные клетки, имеющие универсальные свойства поглощать предшественников аминов, декарбоксилировать их и синтезировать амины.
Апудоциты имеют характерное строение, гистохимические, иммунологические особенности, выделяющие их от других клеток. В их цитоплазме содержатся эндокринные гранулы и синтезируют сообразные гормоны. Многие типы апудоцитов находятся в желудочно-кишечном тракте и поджелудочной железе, образуя собой гастроэнтеропанкреатическую эндокринную систему. Клетки этой системы могут быть экзокринными, реагирующими на пищевые раздражители и изменения рН желудочно-кишечного тракта количественным и качественным изменением секреции. А клетки, относящиеся у закрытому типу, не имеют выхода в просвет желудочно-кишечного тракта и реагируют на физические и химические факторы. Клетки эндокринной части поджелудочной железы могут как находиться в составе островков Лангерганса, так и образовывать небольшие скопления в экзокринной части железы.
Среди апудоцитов поджелудочной железы выделяют :
А-клетки (клетки закрытого типа) содержатся в эндокринной части поджелудочной железы и слизистой оболочке желудка, выделяют глюкагон, эндорфины, гастроингибирующий пептид (ГИП) и холицистокинин (ХЦК);
В-клетки (клетки закрытого типа) располагаются в эндокринной части поджелудочной железы и выделяют инсулин;
D-клетки (клетки закрытого типа) находятся в панкреатических островках, слизистой оболочке желудка, тонкой и толстой кишки. Они секретируют соматостатин;
D1-клетки содержатся в поджелудочной железе, желудке, тонкой и толстой кишке. Они выделяютвазоактивный интестинальный пептид (ВИП);
EC-клетки (клетки открытого типа) — самый многочисленный вид. Они встречаются в поджелудочной железе, слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта, воздухоносных путях и легких. Эти клетки секретируют серотонин и субстанцию Р (нейропептид из семейства тахикининов );
РР-клетки содержатся в поджелудочной железе, слизистой оболочке пилорического отдела желудка, тонкой и толстой кишки. Они выделяют панкреатический полипептид.
Апудомы - опухоли из островковых клеток поджелудочной железы, ЖКТ и щитовидной железы, продуцирующих полипептидные гормоны. В настоящее время детерминированны:
ВИПома = (синдром Вернера-Моррисона) характеризуется наличием водной диареи и гипокалиемии в результате гиперплазии островковых клеток, либо злокачественной островковых клеток поджелудочной железы, которые секретируют вазоактивный интестинальный полипептид (ВИП).
Гастринома - доброкачественная или злокачественная опухоль, локализующаяся в поджелудочной железе, двенадцатиперстной или тощей кишке, в перипанкреатических лимфатических узлах, в воротах селезёнки или стенке желудка. Эта опухоль вырабатывает большее количество гастрина, из-за которого появляется гипергастринемия, которая, является причиной чрезмерной продукции соляной кислоты и пепсина.
Глюкагонома - опухоль, исходящая из Альфа-клеток панкреатических островков. Чаще носит злокачественный характер, от которой страдают в основной массе женщины Характеризуется мигрирующим эрозивным дерматозом, ангулярным хейлитом, стоматитом, глосситом, гипергликемией, нормохромной анемией. Растёт медленно и метастазирует в печень.
Карциноид - это медленно растущая злокачественная нейроэндокринная опухоль, способная секретировать гормонально активные вещества.
Нейротензинома - опухоль поджелудочной железы или ганглиев симпатической цепочки, продуцирующей нейротензин.
ППома - опухоль поджелудочной железы, секретирующая панкреатический полипептид (ПП)
Соматостатинома - злокачественная опухоль, характеризующаяся повышением уровня соматостатина. Различают: соматостатиному из дельта-клеток поджелудочной железы и опухоль двенадцатиперстной кишки.
Инсулинома - доброкачественное новообразование, бесконтрольно секретирующее в кровяное русло инсулин.
Любая клетка системы APUD способна вырабатывать несколько пептидных гормонов. В зависимости от стадии развития, и иных факторов набор секретируемых веществ может кардинально меняться. Например, выращенный in vitro клон клеток внезапно может переключиться с секреции инсулина на секрецию холецистокинина, гастрина и даже глюкагона. Этим же изменениям подвержена апудома. Интересен факт, что первичная опухоль и ее метастазы могут секретировать различные вещества. Апудомы по своей природе считаются гетерогенными, но иногда преобладает один тип клеток.