Endokrina funkcija gušterače

Gušterača se nalazi na stražnjoj stijenci trbušne šupljine, iza želuca, u razini L1-L2 i proteže se od dvanaesnika do hiluma slezene. Duljina joj je oko 15 cm, težina oko 100 g. Gušterača ima glavu smještenu u luku dvanaesnika, tijelo i rep koji dopire do hiluma slezene i leži retroperitonealno. Opskrbu krvlju gušterače provode slezenska i gornja mezenterična arterija. Venska krv ulazi u slezenske i gornje mezenterične vene. Gušteraču inerviraju simpatički i parasimpatički živci, čija završna vlakna dodiruju staničnu membranu otočnih stanica.

Gušterača ima egzokrinu i endokrinu funkciju. Potonju obavljaju Langerhansovi otočići, koji čine oko 1-3% mase žlijezde (od 1 do 1,5 milijuna). Promjer svakog je oko 150 µm. Jedan otočić sadrži od 80 do 200 stanica. Postoji nekoliko vrsta, ovisno o njihovoj sposobnosti lučenja polipeptidnih hormona. A-stanice proizvode glukagon, B-stanice proizvode inzulin, a D-stanice proizvode somatostatin. Otkriven je i niz otočića za koje se pretpostavlja da proizvode vazoaktivni intersticijski polipeptid (VIP), gastrointestinalni peptid (GIP) i gušteračini polipeptid. B-stanice su lokalizirane u središtu otočića, a ostatak se nalazi na njegovoj periferiji. Glavninu mase - 60% stanica - čine B-stanice, 25% - A-stanice, 10% - D-stanice, a ostatak - 5% mase.

Inzulin se stvara u B-stanicama iz svog prekursora, proinzulina, koji se sintetizira na ribosomima hrapavog endoplazmatskog retikuluma. Proinzulin se sastoji od 3 peptidna lanca (A, B i C). A- i B-lanci povezani su disulfidnim mostovima, a C-peptid povezuje A- i B-lance. Molekularna težina proinzulina je 9000 daltona. Sintetizirani proinzulin ulazi u Golgijev aparat, gdje ga proteolitički enzimi razgrađuju na molekulu C-peptida molekularne težine 3000 daltona i molekulu inzulina molekularne težine 6000 daltona. A-lanac inzulina sastoji se od 21 aminokiselinskog ostatka, B-lanac od 30, a C-peptid od 27-33. Prekursor proinzulina u procesu njegove biosinteze je preproinzulin, koji se od prvog razlikuje po prisutnosti drugog peptidnog lanca koji se sastoji od 23 aminokiseline i pričvršćen je na slobodni kraj B-lanca. Molekularna težina preproinzulina je 11 500 daltona. Na polisomima se brzo pretvara u proinzulin. Iz Golgijevog aparata (lamelarni kompleks), inzulin, C-peptid i djelomično proinzulin ulaze u vezikule, gdje se prvi veže na cink i taloži u kristalnom stanju. Pod utjecajem različitih podražaja, vezikule se sele na citoplazmatsku membranu i emiocitozom oslobađaju inzulin u otopljenom obliku u prekapilarni prostor.

Najsnažniji stimulator njegove sekrecije je glukoza, koja stupa u interakciju s receptorima citoplazmatske membrane. Inzulinski odgovor na njegov učinak je dvofazni: prva faza - brza - odgovara oslobađanju rezervi sintetiziranog inzulina (1. bazen), druga - spora - karakterizira brzinu njegove sinteze (2. bazen). Signal citoplazmatskog enzima - adenilat ciklaze - prenosi se na cAMP sustav, mobilizirajući kalcij iz mitohondrija, koji sudjeluje u oslobađanju inzulina. Osim glukoze, aminokiseline (arginin, leucin), glukagon, gastrin, sekretin, pankreozimin, gastrični inhibitorni polipeptid, neurotenzin, bombesin, sulfanilamidni lijekovi, beta-adrenergički stimulansi, glukokortikoidi, STH, ACTH imaju stimulirajući učinak na oslobađanje i sekreciju inzulina. Hipoglikemija, somatostatin, nikotinska kiselina, diazoksid, alfa-adrenergička stimulacija, fenitoin i fenotiazini potiskuju sekreciju i oslobađanje inzulina.

Inzulin u krvi je slobodan (imunoreaktivni inzulin, IRI) i vezan za proteine plazme. Razgradnja inzulina odvija se u jetri (do 80%), bubrezima i masnom tkivu pod utjecajem glutation transferaze i glutation reduktaze (u jetri), inzulinaze (u bubrezima), proteolitičkih enzima (u masnom tkivu). Proinzulin i C-peptid također su podložni razgradnji u jetri, ali mnogo sporije.

Inzulin ima višestruke učinke na tkiva ovisna o inzulinu (jetra, mišići, masno tkivo). Nema izravan učinak na bubrežno i živčano tkivo, leću i eritrocite. Inzulin je anabolički hormon koji pojačava sintezu ugljikohidrata, proteina, nukleinskih kiselina i masti. Njegov učinak na metabolizam ugljikohidrata izražava se u povećanom transportu glukoze u stanice tkiva ovisnih o inzulinu, stimulaciji sinteze glikogena u jetri te supresiji glukoneogeneze i glikogenolize, što uzrokuje smanjenje razine šećera u krvi. Učinak inzulina na metabolizam proteina izražava se u stimulaciji transporta aminokiselina kroz citoplazmatsku membranu stanica, sintezi proteina i inhibiciji njihove razgradnje. Njegovo sudjelovanje u metabolizmu masti karakterizira uključivanje masnih kiselina u trigliceride masnog tkiva, stimulacija sinteze lipida i supresija lipolize.

Biološki učinak inzulina posljedica je njegove sposobnosti vezanja na specifične receptore stanične citoplazmatske membrane. Nakon vezanja na njih, signal se prenosi putem enzima ugrađenog u staničnu membranu - adenilat ciklaze - na cAMP sustav, koji, uz sudjelovanje kalcija i magnezija, regulira sintezu proteina i iskorištavanje glukoze.

Bazalna koncentracija inzulina, određena radioimunološki, kod zdravih osoba iznosi 15-20 μU/ml. Nakon oralnog opterećenja glukozom (100 g), njezina razina se povećava 5-10 puta u usporedbi s početnom razinom nakon 1 sata. Brzina lučenja inzulina na prazan želudac iznosi 0,5-1 U/h, a nakon obroka povećava se na 2,5-5 U/h. Lučenje inzulina povećava se parasimpatičkom stimulacijom, a smanjuje simpatičkom stimulacijom.

Glukagon je jednolančani polipeptid molekularne težine 3485 daltona. Sastoji se od 29 aminokiselinskih ostataka. U tijelu se razgrađuje proteolitičkim enzimima. Lučenje glukagona reguliraju glukoza, aminokiseline, gastrointestinalni hormoni i simpatički živčani sustav. Pojačava se hipoglikemijom, argininom, gastrointestinalnim hormonima, posebno pankreoziminom, čimbenicima koji stimuliraju simpatički živčani sustav (tjelesna aktivnost itd.), te smanjenjem razine slobodnih masnih kiselina u krvi.

Proizvodnju glukagona inhibiraju somatostatin, hiperglikemija i povišene razine slobodnih masnih kiselina u krvi. Sadržaj glukagona u krvi povećava se s dekompenziranim dijabetesom melitusom i glukagonomom. Poluvrijeme eliminacije glukagona je 10 minuta. Inaktivira se prvenstveno u jetri i bubrezima cijepanjem na neaktivne fragmente pod utjecajem enzima karboksipeptidaze, tripsina, kimotripsina itd.

Glavni mehanizam djelovanja glukagona karakterizira povećanje proizvodnje glukoze u jetri poticanjem njezine razgradnje i aktiviranjem glukoneogeneze. Glukagon se veže na receptore membrane hepatocita i aktivira enzim adenilat ciklazu, koji stimulira stvaranje cAMP-a. To dovodi do nakupljanja aktivnog oblika fosforilaze, koji sudjeluje u procesu glukoneogeneze. Osim toga, potiskuje se stvaranje ključnih glikolitičkih enzima i stimulira se oslobađanje enzima uključenih u proces glukoneogeneze. Još jedno tkivo ovisno o glukagonu je masno tkivo. Vezanjem na receptore adipocita, glukagon potiče hidrolizu triglicerida stvaranjem glicerola i slobodnih masnih kiselina. Taj se učinak postiže stimuliranjem cAMP-a i aktiviranjem hormonski osjetljive lipaze. Povećana lipoliza popraćena je povećanjem slobodnih masnih kiselina u krvi, njihovim uključivanjem u jetru i stvaranjem keto kiselina. Glukagon stimulira glikogenolizu u srčanom mišiću, što povećava minutni volumen srca, širi arteriole i smanjuje ukupni periferni otpor, smanjuje agregaciju trombocita, lučenje gastrina, pankreozimina i enzima gušterače. Stvaranje inzulina, somatotropnog hormona, kalcitonina, kateholamina te izlučivanje tekućine i elektrolita u urinu povećavaju se pod utjecajem glukagona. Njegova bazalna razina u krvnoj plazmi iznosi 50-70 pg/ml. Nakon uzimanja proteinske hrane, tijekom posta, kod kronične bolesti jetre, kroničnog zatajenja bubrega i glukagonoma, sadržaj glukagona se povećava.

Somatostatin je tetradekapeptid molekularne težine 1600 daltona, koji se sastoji od 13 aminokiselinskih ostataka s jednim disulfidnim mostom. Somatostatin je prvo otkriven u prednjem hipotalamusu, a zatim u živčanim završecima, sinaptičkim vezikulama, gušterači, gastrointestinalnom traktu, štitnjači i mrežnici. Najveća količina hormona nastaje u prednjem hipotalamusu i D-stanicama gušterače. Biološka uloga somatostatina je suzbijanje lučenja somatotropnog hormona, ACTH, TSH, gastrina, glukagona, inzulina, renina, sekretina, vazoaktivnog želučanog peptida (VGP), želučanog soka, enzima gušterače i elektrolita. Smanjuje apsorpciju ksiloze, kontraktilnost žučnog mjehura, protok krvi u unutarnjim organima (za 30-40%), peristaltiku crijeva, a također smanjuje oslobađanje acetilkolina iz živčanih završetaka i električnu podražljivost živaca. Poluvrijeme parenteralno primijenjenog somatostatina je 1-2 minute, što nam omogućuje da ga smatramo hormonom i neurotransmiterom. Mnogi učinci somatostatina posredovani su njegovim utjecajem na gore spomenute organe i tkiva. Mehanizam njegovog djelovanja na staničnoj razini još uvijek nije jasan. Sadržaj somatostatina u krvnoj plazmi zdravih osoba iznosi 10-25 pg/l i povećava se kod pacijenata s dijabetesom melitusom tipa I, akromegalijom i tumorom D-stanica gušterače (somatostatinom).

Uloga inzulina, glukagona i somatostatina u homeostazi. Inzulin i glukagon igraju glavnu ulogu u energetskoj ravnoteži tijela, održavajući je na određenoj razini u različitim stanjima tijela. Tijekom posta razina inzulina u krvi se smanjuje, a glukagon se povećava, posebno 3.-5. dana posta (otprilike 3-5 puta). Povećano lučenje glukagona uzrokuje povećanu razgradnju proteina u mišićima i povećava proces glukoneogeneze, što pomaže u nadopunjavanju rezervi glikogena u jetri. Dakle, konstantna razina glukoze u krvi, potrebna za funkcioniranje mozga, eritrocita i bubrežne srži, održava se pojačavanjem glukoneogeneze, glikogenolize, suzbijanjem iskorištavanja glukoze od strane drugih tkiva pod utjecajem povećanog lučenja glukagona i smanjenjem potrošnje glukoze od strane tkiva ovisnih o inzulinu kao rezultat smanjene proizvodnje inzulina. Tijekom dana, moždano tkivo apsorbira od 100 do 150 g glukoze. Hiperprodukcija glukagona potiče lipolizu, što povećava razinu slobodnih masnih kiselina u krvi, koje srce i drugi mišići, jetra i bubrezi koriste kao energetski materijal. Tijekom duljeg posta, ketokiseline nastale u jetri također postaju izvor energije. Tijekom prirodnog posta (preko noći) ili tijekom dugih pauza u unosu hrane (6-12 sati), energetske potrebe inzulinski ovisnih tkiva tijela održavaju se masnim kiselinama nastalim tijekom lipolize.

Nakon jela (ugljikohidrata) opaža se brzi porast razine inzulina i smanjenje razine glukagona u krvi. Prvo uzrokuje ubrzanje sinteze glikogena i iskorištavanje glukoze od strane tkiva ovisnih o inzulinu. Proteinska hrana (na primjer, 200 g mesa) potiče nagli porast koncentracije glukagona u krvi (za 50-100%) i neznatno povećanje inzulina, što doprinosi povećanoj glukoneogenezi i povećanju proizvodnje glukoze u jetri.

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