Поджелудочная железа - поистине уникальный орган, от которого во многом зависит жизнедеятельность всего человеческого организма. И одной основных задач поджелудочной является регуляция количества сахара в крови, за счет выделения гормона инсулина. Реализуется она благодаря эндокринной функции, в частности островкам Лангерганса. Что же собой представляют данные клетки, в чем заключаются их основные особенности, и возможна ли пересадка эндокринных клеток островков Лангерганса больным диабетом 1 типа ?

Островки Лангерганса: строение и роль для поджелудочной железы

Каждый из панкреатических островков поджелудочной железы, предназначенных для выполнения эндокринной функции, состоит из групп клеток, которые окружены капиллярами. Что интересно, масса и размер их настолько минимальна, что непосредственно в железе их насчитывается около 1,5 - 2 миллионов. Рассредоточены панкреатические островки Лангерганса по всей поджелудочной, однако наибольшее количество все-таки располагается в хвосте.

Несмотря на то, что эндокринные клетки поджелудочной железы этого типа выполняют одну из важнейших для всего организма функций, их общая масса составляет не более 1-2% общего веса поджелудочной железы. Что немаловажно, панкреатические островки Лангерганса представлены различными типами эндокринных клеток, что позволяет им вырабатывать одновременно несколько гормонов, контролируя тем самым обмен веществ.

Их основа - клетки под названием инсулоциты. Так, за выработку глюкагона отвечают А-клетки, составляющие примерно четверть всех эндокринных клеточных скоплений, представленных в этой части органа. Большинство же клеток поджелудочной железы относятся к B-типу, ответственному за производство инсулина, из-за чего нарушения в их работе приведет к возникновению сахарного диабета.

Секреция обеспечивается эндокринными клетками типа D, а также D1, количество которых приблизительно равно 10 процентам от общего количества. И, конечно же, не менее важна роль и PP-клеток поджелудочной железы, численность которых невелика, однако именно они контролируют количество панкреатического сока, для того чтобы его избыток или же недостаток не вредил работе всего желудочно-кишечного тракта.

Островки Лангерганса: эндокринная функция и антитела к клеткам поджелудочной железы

Как известно, основная задача панкреатических островков Лангерганса заключается в реализации эндокринной функции поджелудочной железы. В первую очередь это выделение основных гормонов под названием инсулин и глюкагон , направленных на контроль уровня сахара в крови. Так, инсулин снижает его количество, если показатели превышают норму, а глюкагон, наоборот, повышает.

Стоит отметить, что в том случае, если эндокринные клетки островков поджелудочной железы не справляются с работой в полном объеме, а соответственно, гормоны, которые нужны организму не выделяются в нужном количестве, то велика вероятность возникновения сахарного диабета. Данное заболевание возникает из-за избытка сахара в организме, а для его лечения необходимо постоянное введение инсулина. Особенно опасен 1 тип этого заболевания, так как в этом случае эндокринные клетки поджелудочной железы уничтожаются массово, а соответственно, и состояние больного ухудшается не постепенно, а стремительно, и нуждается в срочном и постоянном лечении . Причин этого может быть множество, например, выработка организмом антител на фоне иммунных заболеваний.

Что немаловажно, существует способ лечения и восстановления эндокринной функций поджелудочной железы, за счет пересадки клеток островков Лангерганса. Но в этом случае потребуется предварительно провести анализ на антитела к эндокринным клеткам поджелудочной железы, так как методика пересадки будет эффективна только при определенном типе диабета. А вот при раке или же других недугах поджелудочной железы она не дает желаемого результата.

Пересадка клеток островков Лангерганса больным диабетом 1 типа

На сегодняшний день островки Лангерганса дают возможность лечить диабет 1 типа, благодаря их пересадке. Данный способ был отрыт не так давно канадскими специалистами, и хотя он требует весьма существенных финансовых затрат, а сама процедура невероятно сложна и рискованна, однако вполне реальна и дает шанс на постепенное восстановление эндокринной функции поджелудочной железы, а соответственно, и возможное избавление для больных от опасного недуга.

Суть пересадки заключается в том, что здоровые эндокринные клетки, полученные у донора, при помощи катетера вводятся в организм больного диабетом 1 типа человека, в результате чего постепенно, за счет их воздействия, начинает вырабатываться то количество инсулина, которое необходимо для поддержания глюкозы в крови в нормальных пределах. Важно понимать, что островки Лангерганса для пересадки больным диабетом изымаются только у трупа, который полностью соответствует всем требуемым параметрам, что снижает риск отторжения, тем более что антитела, присутствующие в организме, направлены на уничтожение инородных тел. Что немаловажно пересадка эндокринных клеток панкреатических островков дает эффект достаточно быстро, а потому уже спустя пару недель состояние больного диабетом 1 типа стремительно начинает улучшаться.

Важно понимать, что пересадка островков Лангерганса - это риск того, что антитела, находящиеся в организме больного диабетом, приведут к отторжению панкреатической железы. Именно поэтому в успехе процедуры важнейшую роль играет медикаментозное лечение, направленное на то, чтобы временно заблокировать действие определенных реакций иммунитета и антител, которые могут привести к разрушению тканей. При этом препараты для лечения больного подбираются таким образом, дабы не полностью, а только частично блокировать определенные иммунные реакции, в частности, вырабатывающие антитела к клеткам островков Лангерганса, что позволило до минимума снизить риск для эндокринной функции поджелудочной железы.

На практике методика показала достаточно неплохие для больных результаты, тем более что случаев смерти, в результате пересадки клеток панкреатической железы и их последующего отторжения под воздействием антител, зафиксировано не было. Также определенному количеству больных пациентов перестало требоваться введение инсулина вовсе, у некоторых же необходимость в нем осталась, однако большинство показателей, касающихся работы эндокринной функции поджелудочной, существенно улучшилось, что позволило надеяться на весьма благоприятный прогноз в дальнейшем.

Однако стоит отметить, что и в данном случае существуют определенные минусы, которые необходимо учитывать. Так, под воздействием антител к островкам Лангерганса, велик риск возникновения у больных всевозможных побочных явлений, а именно нарушений в выработке панкреатического сока, диареи, обезвоживания, а также более серьезных осложнений. К тому же даже после проведения процедуры требуется на протяжении всей жизни постоянно принимать те препараты, которые необходимы для того, чтобы в организме не началось отторжение пересаженных клеток. А из-за того, что данные медикаменты направлены на блокировку иммунных реакций, в частности определенных антител, то их прием увеличивает риск возникновения всевозможных инфекций.

Таким образом, островки поджелудочной железы выполняют важную для всего организма эндокринную функцию, обеспечивая выработку гормонов, необходимых для обмена веществ и контроля уровня глюкозы к крови. Именно поэтому для больных диабетом 1 типа, в некоторых случаях может быть актуальна пересадка эндокринных клеточных скоплений, которая постепенно нормализует работу организма, а соответственно столь необходимый инсулин вырабатывается в должном объеме.

Поджелудочная железа — вторая по величине железа , ее масса 60-100 г, длина 15-22 см.

Эндокринная активность поджелудочной железы осуществляется островками Лангерганса, которые состоят из разного типа клеток. Примерно 60% островкового аппарата поджелудочной железы составляют β-клетки. Они продуцируют гормон инсулин , который влияет на все виды обмена веществ, но прежде всего снижает уровень глюкозы в .

Таблица. Гормоны поджелудочной железы

Инсулин (полипептид) — это первый белок, полученный синтетически вне организма в 1921 г. Бейлисом и Банти.

Инсулин резко повышает проницаемость мембраны мышечных и жировых клеток для глюкозы. Вследствие этого скорость перехода глюкозы внутрь этих клеток увеличивается примерно в 20 раз по сравнению с переходом глюкозы в клетки в отсутствие инсулина. В мышечных клетках инсулин способствует синтезу гликогена из глюкозы, а в жировых клетках — жира. Под влиянием инсулина возрастает проницаемость и для аминокислот, из которых в клетках синтезируются белки.

Рис. Основные гормоны, влияющие на уровень глюкозы крови

Второй гормон поджелудочной железы глюкагон — выделяется а-клетками островков (примерно 20%). Глюкагон по химической природе полипептид, а по физиологическому воздействию антагонист инсулина. Глюкагон усиливает распад гликогена в печени и повышает уровень глюкозы в плазме крови. Глюкагон способствует мобилизации жира из жировых депо. Подобно глюкагону действует ряд гормонов: СТГ, глюкокортиконды, адреналин, тироксин.

Таблица. Основные эффекты инсулина и глюкагона

Вид обмена	Инсулин	Глюкагон
Углеводный	Повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы и ее утилизацию (гликолиз) Стимулирует синтез гликогена Угнетает глюконеогенез Снижает уровень глюкозы крови	Стимулирует гликогенолиз и глюконеогенез Оказывает контринсулярное действие Повышает уровень глюкозы крови
Белковый	Стимулирует анаболизм	Стимулирует катаболизм
	Угнетает липолиз Уменьшается количество кетоновых тел в крови	Стимулирует липолиз Повышается количество кетоновых тел в крови

Третий гормон поджелудочной железы - соматостатин выделяется 5-клетками (примерно 1-2%). Соматостатин подавляет освобождение глюкагона и всасывание глюкозы в кишечнике.

Гипер- и гипофункция поджелудочной железы

При гипофункции поджелудочной железы возникает сахарный диабет. Он характеризуется целым рядом симптомов, возникновение которых связано с увеличением сахара в крови - гипергликемией. Повышенное содержание глюкозы в крови, а следовательно, и в клубочковом фильтрате приводит к тому, что эпителий почечных канальцев не реабсорбирует глюкозу полностью, поэтому она выделяется с мочой (глюкозурия). Возникает потеря сахара с мочой — сахарное мочеиспускание.

Количество мочи увеличено (полиурия) от 3 до 12, а в редких случаях до 25 л. Это связано с тем, что нереабсорбированная глюкоза повышает осмотическое давление мочи, которое удерживает в ней воду. Вода недостаточно всасывается канальцами, и количество выделяемой почками мочи оказывается увеличенным. Обезвоживание организма вызывает у больных диабетом сильную жажду, что приводит к обильному приему воды (около 10 л). В связи с выведением глюкозы с мочой резко увеличивается расходование белков и жиров в качестве веществ, обеспечивающих энергетический обмен организма.

Ослабление окисления глюкозы приводит к нарушению обмена жиров. Образуются продукты неполного окисления жиров — кетоновые тела, что приводит к сдвигу крови в кислую сторону — ацидозу. Накопление кетоновых тел и ацидоз могут вызвать тяжелое, угрожающее смертью состояние - диабетическую кому , которая протекает с потерей сознания, нарушением дыхания и кровообращения.

Гиперфункция поджелудочной железы — очень редкое заболевание. Избыточное содержание инсулина в крови вызывает резкое снижение сахара в ней - гипогликемию , что может привести к потере сознания - гипогликемическая кома. Это объясняется тем, что ЦНС очень чувствительна к недостатку глюкозы. Введение глюкозы снимает все эти явления.

Регуляция функции поджелудочной железы. Выработка инсулина регулируется механизмом отрицательной обратной связи в зависимости от концентрации глюкозы в плазме крови. Повышенное содержание глюкозы в крови способствует увеличению выработки инсулина; в условиях гипогликемии образование инсулина, наоборот, тормозится. Продукция инсулина может возрастать при стимуляции блуждающего нерва.

Эндокринная функция поджелудочной железы

Поджелудочная железа (масса у взрослого человека 70- 80 г) имеет смешанную функцию. Ацинозная ткань железы вырабатывает пищеварительный сок, который выводится в просвет двенадцатиперстной кишки. Эндокринную функцию в поджелудочной железе выполняют скопления (от 0,5 до 2 млн) клеток эпителиального происхождения, получившие название островков Лангерганса (Пирогова — Лангерганса) и составляющие 1-2% от ее массы.

Паракринная регуляция клеток островков Лангерганса

В островках имеются несколько видов эндокринных клеток:

• а-клетки (около 20%), образующие глюкагон;
• β-клетки (65-80%), синтезирующие инсулин;
• δ-клетки (2-8%), синтезирующие соматостатин;
• РР-клетки (менее 1%), продуцирующие панкреатический полипептид.

У детей младшего возраста имеются G-клетки, вырабатывающие гастрины. Основными гормонами поджелудочной железы, регулирующими обменные процессы, являются инсулин и глюкагон.

Инсулин — полипептид, состоящий из 2 цепей (А-цепь состоит из 21 аминокислотного остатка и В-цепь — из 30 аминокислотных остатков), связанных между собой дисульфидными мостиками. Инсулин транспортируется кровью преимущественно в свободном состоянии и его содержание составляет 16-160 мкЕД/мл (0,25-2,5 нг/мл). За сутки (3-клетки взрослого здорового человека продуцируют 35-50 Ед инсулина (примерно 0,6-1,2 Ед/кг массы тела).

Таблица. Механизмы транспорта глюкозы в клетку

Тип ткани	Механизм
Инсулинзависимые	Для транспорта глюкозы в мембране клетки необходим белок-переносчик ГЛЮТ-4 Под влиянием инсулина данный белок перемещается из цитоплазмы в плазматическую мембрану и глюкоза поступает в клетку путем облегченной диффузии Стимуляция инсулином приводит к увеличению скорости поступления глюкозы внутрь клетки в 20 40 раз наибольшей степени от инсулина зависит транспорт глюкозы в мышечной и жировой тканях
Инсулинонезависимые	В мембране клетки расположены различные белки- переносчики глюкозы (ГЛЮТ-1, 2, 3, 5, 7), которые встраиваются в мембрану независимо от инсулина С помощью этих белков путем облегченной диффузии глюкоза транспортируется в клетку по градиенту концентрации К инсулинонезависимым тканям относятся: мозг, эпителий ЖКТ, эндотелии, эритроциты, хрусталик, р-клетки островков Лангерганса, мозговое вещество почек, семенные везикулы

Секреция инсулина

Секреция инсулина подразделяется на базальную, имеющую выраженный , и стимулированную пищей.

Базальная секреция обеспечивает оптимальный уровень глюкозы в крови и анаболических процессов в организме во время сна и в интервалах между приемом пищи. Она составляет около 1 ЕД/ч и на нее приходится 30-50% суточной секреции инсулина. Базальная секреция существенно снижается при длительной физической нагрузке или голодании.

Секреция, стимулированная пищей, — это усиление базальной секреции инсулина, вызванное приемом пищи. Ее объем составляет 50-70% от суточной. Эта секреция обеспечивает поддержание уровня глюкозы в крови в условиях се дополнительного поступления из кишечника, дает возможность се эффективного поглощения и утилизации клетками. Выраженность секреции зависит от времени суток, имеет двухфазный характер. Количество секретируемого в кровь инсулина примерно соответствует количеству принятых углеводов и составляет на каждые 10-12 г углеводов 1-2,5 Ед инсулина (утром 2-2,5 Ед, в обед — 1-1,5 Ед, вечером — около 1 Ед). Одной из причин такой зависимости секреции инсулина от времени суток является высокий уровень в крови контринсулярных гормонов (прежде всего кортизола) утром и его снижение к вечеру.

Рис. Механизм секреции инсулина

Первая (острая) фаза стимулированной секреции инсулина длится недолго и связана с экзоцитозом β-клетками гормона, уже накопленного в период между приемами пищи. Она обусловлена стимулирующим влиянием на β-клетки не столько глюкозы, сколько гормонов желудочно-кишечного тракта — гастрина, энтероглюкагона, глицентина, глюкагонподобного пептида 1, секретируемых в кровь во время приема пищи и пищеварения. Вторая фаза секреции инсулина обусловлена стимулирующим секрецию инсулина действием на р-клетки уже самой глюкозой, уровень которой в крови повышается в результате ее всасывания. Это действие и повышенная секреция инсулина продолжаются до тех пор, пока уровень глюкозы не достигнет нормального для данного человека, т.е. 3,33- 5,55 ммоль/л в венозной крови и 4,44 — 6,67 ммоль/л в капиллярной крови.

Инсулин действует на клетки-мишени, стимулируя 1-TMS-мембранные рецепторы, обладающие тирозинкиназной активностью. Основными клетками-мишенями инсулина являются гепатоциты печени, миоциты скелетной мускулатуры, адипоциты жировой ткани. Один из его важнейших эффектов — снижение уровня глюкозы в крови, инсулин реализует через усиление поглощения глюкозы из крови клетками-мишенями. Это достигается за счет активации работы в них трансмебранных переносчиков глюкозы (GLUT4), встраиваемых в плазматическую мембрану клеток-мишеней, и повышения скорости переноса глюкозы из крови в клетки.

Метаболизируется инсулин на 80% в печени, остальная часть в почках и в незначительном количестве в мышечных и жировых клетках. Период его полувыведения из крови — около 4 мин.

Основные эффекты инсулина

Инсулин является анаболическим гормоном и оказывает ряд эффектов на клетки-мишени различных тканей. Уже упоминалось, что один из основных его эффектов — понижение в крови уровня глюкозы реализуется за счет усиления ее поглощения клетками-мишенями, ускорения в них процессов гликолиза и окисления углеводов. Понижению уровня глюкозы способствует стимулирование инсулином синтеза гликогена в печени и в мышцах, подавление глюконеогенеза и гликогенолиза в печени. Инсулин стимулирует поглощение клетками-мишенями аминокислот, уменьшает катаболизм и стимулирует синтез белка в клетках. Он стимулирует также превращение в жиры глюкозы, накопление в адипоцитах жировой ткани триацилглицеролов и подавляет в них липолиз. Таким образом, инсулин оказывает общее анаболическое действие, усиливая в клетках-мишенях синтез углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот.

Инсулин оказывает на клетки и ряд других эффектов, которые в зависимости от скорости проявления делят на три группы. Быстрые эффекты реализуются через секунды после связывания гормона с рецептором, например поглощение глюкозы, аминокислот, калия клетками. Медленные эффекты развертываются через минуты от начала действия гормона — ингибирование активности ферментов катаболизма белков, активация синтеза белков. Отсроченные эффекты инсулина начинаются через часы после его связывания с рецепторами — транскрипция ДНК, трансляция мРНК, ускорение роста и размножения клеток.

Рис. Механизм действия инсулина

Основным регулятором базальной секреции инсулина является глюкоза. Повышение ее содержания в крови до уровня выше 4,5 ммоль/л сопровождается увеличением секреции инсулина по следующему механизму.

Глюкоза → облегченная диффузия с участием белка-транспортера GLUT2 в β-клетку → гликолиз и накопление АТФ → закрытие чувствительных к АТФ калиевых каналов → задержка выхода, накопление ионов К+ в клетке и деполяризация ее мембраны → открытие потенциалзависимых кальциевых каналов и поступление ионов Са 2+ в клетку → накопление ионов Са2+ в цитоплазме → усиление экзоцитоза инсулина. Секрецию инсулина стимулируют тем же способом при повышении уровней в крови галактозы, маннозы, β-кетокислоты, аргинина, лейцина, аланина и лизина.

Рис. Регуляция секреции инсулина

Гиперкалиемия, производные сульфонилмочевины (лекарственные средства для лечения сахарного диабета типа 2), блокируя калиевые каналы плазматической мембраны β-клеток, повышают их секреторную активность. Повышают секрецию инсулина: гастрин, секретин, энтероглюкагон, глицентин, глюкагонподобный пептид 1, кортизол, гормон роста, АКТГ. Увеличение секреции инсулина ацетилхолином наблюдается при активации парасимпатического отдела АНС.

Торможение секреции инсулина наблюдается при гипогликемии, под действием соматостатина, глюкагона. Тормозным действием обладают катехоламины, высвобождаемые при повышении активности СНС.

Глюкагон - пептид (29 аминокислотных остатков), образуемый а-клетками островкового аппарата поджелудочной железы. Транспортируется кровью в свободном состоянии, где его содержание составляет 40-150 пг/мл. Оказывает свои эффекты на клетки-мишени, стимулируя 7-ТМS-рецепторы и повышая в них уровень цАМФ. Период полураспада гормона — 5-10 мин.

Контринсулярное действие глюкогона:

• Стимулирует β-клетки островков Лангерганса, увеличивая секрецию инсулина
• Активирует инсулиназу печени
• Оказывает антагонистические эффекты на метаболизм

Схема функциональной системы, поддерживающей оптимальный для метаболизма уровень глюкозы крови

Основные эффекты глюкагона в организме

Глюкагон является катаболическим гормоном и антагонистом инсулина. В противоположность инсулину он повышает содержание глюкозы в крови за счет усиления гликогенолиза, подавления гликолиза и стимуляции глюконеогенеза в гепатоцитах печени. Глюкагон активирует липолиз, вызывает усиленное поступление жирных кислот из цитоплазмы в митохондрии для их β-окисления и образования кетоновых тел. Глюкагон стимулирует катаболизм белков в тканях и увеличивает синтез мочевины.

Секреция глюкагона усиливается при гипогликемии, снижении уровня аминокислот, гастрином, холецистокинином, кортизолом, гормоном роста. Усиление секреции наблюдается при повышении активности и стимуляции катехоламинами β-АР. Это имеет место при физической нагрузке, голодании.

Секреция глюкагона угнетается при гипергликемии, избытке жирных кислот и кетоновых тел в крови, а также под действием инсулина, соматостатина и секретина.

Нарушения эндокринной функции поджелудочной железы могут проявляться в виде недостаточной или избыточной секреции гормонов и приводить к резким нарушениям гомеостаза глюкозы — развитию гипер- или гипогликемии.

Гипергликемия - это повышение содержания глюкозы в крови. Она может быть острой и хронической.

Острая гипергликемия чаще всего является физиологической, так как обусловлена обычно поступлением глюкозы в кровь после еды. Ее продолжительность обычно не превышает 1-2 ч вследствие того, что гипергликемия подавляет выделение глюкагона и стимулирует секрецию инсулина. При увеличении содержания глюкозы в крови выше 10 ммоль/л, она начинает выводиться с мочой. Глюкоза является осмотически активным веществом, и ее избыток сопровождается повышением осмотического давления крови, что может привести к обезвоживанию клеток, развитию осмотического диуреза и потере электролитов.

Хроническая гипергликемия, при которой повышенный уровень глюкозы в крови сохраняется часы, сутки, недели и более, может вызывать повреждение многих тканей (в особенности кровеносных сосудов) и поэтому рассматривается как предпатологическое и (или) патологическое состояние. Она является характерным признаком целой группы заболеваний обмена веществ и нарушения функций эндокринных желез.

Одним из наиболее распространенных и тяжелых среди них является сахарный диабет (СД), которым страдают 5-6% населения. В экономически развитых странах число больных СД каждые 10-15 лет удваивается. Если СД развивается вследствие нарушения секреции инсулина β-клетками, то его называют сахарным диабетом 1-го типа — СД-1. Заболевание может развиться также и при понижении эффективности действия инсулина на клетки-мишени у людей старшего возраста, и его называют сахарный диабет 2-го типа- СД-2. При этом снижается чувствительность клеток-мишеней к действию инсулина, которая может сочетаться с нарушением секреторной функции р-клеток (выпадение 1-й фазы пищевой секреции).

Общим признаком СД-1 и СД-2 являются гипергликемия (повышение уровня глюкозы в венозной крови натощак выше 5,55 ммоль/л). Когда уровень глюкозы в крови повышается до 10 ммоль/л и более, глюкоза появляется в моче. Она повышает осмотическое давление и объем конечной мочи и это сопровождается полиурией (увеличением частоты и объема выделяемой мочи до 4-6 л/сут). У больного развивается жажда и повышенное потребление жидкостей (полидипсия) вследствие повышения осмотического давления крови и мочи. Гипергликемия (особенно при СД-1) часто сопровождается накоплением продуктов неполного окисления жирных кислот — оксимасляной и ацетоуксусной кислот (кетоновых тел), что проявляется появлением характерного запаха выдыхаемого воздуха и (или) мочи, развитием ацидоза. В тяжелых случаях это может стать причиной нарушения функции ЦНС — развития диабетической комы, сопровождаемой потерей сознания и гибелью организма.

Избыточное содержание инсулина (например, при заместительной инсулинотерапии или стимуляции его секреции препаратами сульфанилмочевины) ведет к гипогликемии. Ее опасность состоит в том, что глюкоза служит основным энергетическим субстратом для клеток мозга и при понижении ее концентрации или отсутствии нарушается работа мозга из-за нарушения функции, повреждения и (или) гибели нейронов. Если пониженный уровень глюкозы сохраняется достаточно долго, то может наступить смерть. Поэтому гипогликемия при снижении содержания глюкозы в крови менее 2,2-2,8 ммоль/л) рассматривается как состояние, при котором врач любой специальности должен оказать больному первую медицинскую помощь.

Гипогликемию принято делить на реактивную, возникающую после еды и натощак. Причиной реактивной гипогликемии является повышенная секреция инсулина после приема пищи при наследственном нарушении толерантности к сахарам (фруктозе или галактозе) или изменении чувствительности к аминокислоте лейцин, а также у больных с инсулиномой (опухолью β-клеток). Причинами гипогликемии натощак могут быть — недостаточность процессов гликогенолиза и (или) глюконеогенеза в печени и почках (например, при дефиците контринсулярных гормонов: глюкагона, катехоламинов, кортизола), избыточная утилизация глюкозы тканями, передозировка инсулина и др.

Гипогликемия проявляется двумя группами признаков. Состояние гипогликемии является для организма стрессом, в ответ на развитие которого повышается активность симпатоадреналовой системы, в крови возрастает уровень катехоламинов, которые вызывают тахикардию, мидриаз, дрожь, холодный пот, тошноту, ощущение сильного голода. Физиологическая значимость активации гипогликемией симпатоадреналовой системы заключается во включении в действие нейроэндокринных механизмов катехоламинов для быстрой мобилизации глюкозы в кровь и нормализации ее уровня. Вторая группа признаков гипогликемии связана с нарушением функции ЦНС. Они проявляются у человека снижением внимания, развитием головной боли, чувства страха, дезориентацией, нарушением сознания, судорогами, преходящими параличами, комой. Их развитие обусловлено резким недостатком энергетических субстратов в нейронах, которые не могут получать в достаточном количестве АТФ при недостатке глюкозы. Нейроны не располагают механизмами депонирования глюкозы в виде гликогена, подобно гепатоцитам или миоцитам.

Врач (в том числе стоматолог) должен быть готов к таким ситуациям и уметь оказать первую медицинскую помощь больным СД в случае гипогликемии. Прежде чем приступить к лечению зубов, необходимо выяснить, какими заболеваниями страдает пациент. При наличии у него СД надо расспросить пациента об его диете, используемых дозах инсулина и обычной физической нагрузке. Следует помнить, что стресс, испытываемый во время лечебной процедуры, является дополнительным риском развития гипогликемии у больного. Таким образом, врач-стоматолог должен иметь наготове сахар в любом виде — пакетики сахара, конфеты, сладкий сок или чай. При появлении у больного признаков гипогликемии, нужно немедленно прекратить лечебную процедуру и если больной в сознании, то дать ему сахар в любой форме через рот. Если состояние пациента ухудшается, следует незамедлительно принять меры для оказания эффективной врачебной помощи.

Человеческий организм совершенное творение. Имеет внутренние органы, обладающие уникальными комплексами функций. Одним из таких тонких, точных по функционированию и важнейшим для поддержания здорового долголетия органов является поджелудочная железа - генератор гормонов и панкреатического сока. Важно иметь представление об устройстве, чтобы восстановить ее функции.

Структуры поджелудочной железы (островки Лангерганса)

Орган с распределенной многообразной альвеолярно-трубчатой структурой имеет железистые элементы, которые выполняют уникальные внутри- и вешнесекреторные функции. Он располагается позади желудка в брюшной полости, его масса до 80 г. Соединительная ткань разделяет железу на доли перегородками.

В них размещаются сосуды кровеносной системы и выходящие каналы. Внутри долей располагаются отделы экзокринной секреции (включают до 97% всего числа клеточных структур) и эндокринные образования (островки Лангерганса). Значительной экзокринной частью органа периодически в двенадцатиперстную кишку выделяется панкреатический сок, содержащий пищеварительные ферменты.

За внутрисекреторную и внешнесекреторную функции отвечают клеточные скопления (от 1 до 2 миллионов) размером от 0,1 до 0,3 мм. Каждое из них имеет в составе по 20 – 40 шт. Каждой клеткой вырабатываются в кровь гормоны инсулин, глюкагон и пр., управляющие липидным и углеводным обменом. Данная особенность обеспечивается разветвленной системой капилляров и мелких сосудов, пронизывающих их объединения.

Чаще это островки шарообразной формы, встречаются диффузные скопления в виде тяжей, все они не имеют выводящих протоков. , выделяемые поджелудочной железой, управляют процессом пищеварения и регулируют состав и уровень питательных веществ, поступающих в кровь. Таким образом, объединяясь в пределах одного органа, внутрисекреторные и внешнесекреторные клеточные компоненты работают как единое целое. В составе обособленных островных скоплений размещаются эндокринные клеточные структуры пяти типов, обеспечивающие продуцирование уникальных гормонов.

Альфа-клетки

Размещаются в пределах периферийных скоплений. Они составляют около 1/4 всех клеток органа и содержат в своих гранулах глюкагон. Их функция - генерирование гормона глюкагон, который, в отличие от формируемого железой инсулина, используется для запуска на внутренних рецепторах клеточных структур (200 000 ед. рецепторов на одну клеточную структуру) печени преобразования гликогено-полимерных молекул сахаров в глюкозу. Последняя, являясь носителем энергии, выводится в кровоток. Данная функция реализуется непрерывно для обеспечения организма энергией.

Бета-клетки

Являются центральными скоплениями. Бета клетки поджелудочной железы составляют около 3/4 всех клеточных структур органа и содержат инсулин. Их функция - генерирование гормона инсулин, который, в отличие от формируемого железой глюкагона, используется для запуска на внутренних рецепторах клеточных структур (150 000 ед. рецепторов на одну) печени преобразования глюкозы в полимерные молекулы гликогена. Данное вещество, являясь запасенной энергией, выводится из кровотока.

Таким образом количество сахара в крови нормализуется инсулином. Недостаточное производство инсулина ведет к сохранению повышенного уровня сахара и диабету. Его признаком являются антитела к бета клеткам поджелудочной железы (диабет 1-го типа), обнаруженные в анализах крови. Они снижают производство инсулина, нарушая в крови его баланс с гликогеном. У здорового человека эти антитела в крови отсутствуют.

Дельта-клетки

Они составляют до 1/10 всех клеточных структур органа. Клетки вырабатывают гормон соматостатин, подавляющий секреторную активность генерирования гормонов. В частности, им снижаются выделения глюкагона и инсулина, а также - экзокринные выделения соков для пищеварения и моторика системы пищеварения.

Вип-клетки

Они имеют сокращенное присутствие в органе. В клетках формируется вазоинтестинальный пептид, косвенно улучшающий кровоток, секрецию органа. Им расширяются просветы сосудов, понижается давление в артериях, угнетается формирование слизистой оболочки желудка соляной кислоты, активируется генерирование железой гормонов-антагонистов - инсулина и глюкагона.

Островки Лангерганса поджелудочной железы или панкреатические островки являются полигормональными эндокринными клетками, которые отвечают за выработку гормонов. Их размер варьируется от 0,1 до 0,2 мм, общее количество у взрослых людей от 200 тыс. до двух миллионов.

Целые группы клеточных скоплений открыл немецкий ученый Пауль Лангерганс в середине 19 века – их назвали в его честь. В течение 24 часов панкреатические островки продуцируют около 2 миллиграмм инсулина.

В большинстве клетки локализуются в хвостовой части поджелудочной железы. Их масса не превышает 3% от общего объема органа пищеварительной системы. С возрастом вес клеток, обладающих эндокринной активностью, значительно понижается. К 50-летнему возрасту их остается 1-2%.

Рассмотрим, для чего нужен островковый аппарат поджелудочной железы, и из каких клеток он состоит?

Из каких клеток состоят островки?

Панкреатические островки – это не скопление одинаковых клеточных структур, они включают в себя клетки, которые отличаются функциональностью и морфологией. Эндокринный отдел ПЖ состоит из бета-клеток, их общий удельный вес около 80%, они выделяют амелин и инсулин.

Альфа клетки поджелудочной железы вырабатывают глюкагон. Это вещество выступает антагонистом инсулина, способствует повышению глюкозы в кровеносной системе. Они занимают около 20% в отношении общей массы.

Глюкагон отличается обширной функциональностью. Он оказывает воздействие на продуцирование глюкозы в печени, стимулирует распад жировой ткани, понижает концентрацию холестерина в организме.

Также это вещество способствует регенерации клеток печени, помогает выйти инсулину из организма, усиливает кровообращение в почках. Инсулин и глюкагон обладают разными, причем противоположными функциями. Урегулировать такое положение помогают другие вещества как адреналин, соматотропин, кортизол.

Клетки Лангерганса поджелудочной железы состоят из следующих скоплений:

• Скопление «дельта» обеспечивает секрецию соматостатина, который может угнетать выработку других компонентов. От общей массы этого гормонального вещества около 3-10%;
• ПП-клетки способны выделять панкреатический пептид, который усиливает желудочную секрецию и подавляет излишнюю активность органа пищеварительной системы;
• Скопление Эпсилон синтезируют особое вещество, отвечающее за чувство голода.

Островки Лангерганса – это сложно устроенный и многофункциональный микроорган, который имеет определенный размер, форму, характерное распределение эндокринных составляющих.

Именно клеточная архитектура оказывает влияние на межклеточные соединения и паракринные регуляции, что помогает высвобождаться инсулину.

Строение и функциональность панкреатических островков

Поджелудочная железа – это достаточно простой орган с точки зрения строения, однако его функциональность достаточно обширная. Внутренний орган вырабатывает гормон инсулин, который регулирует сахар в крови. Если наблюдается его относительная либо абсолютная недостаточность, то диагностируется патология – сахарный диабет 1 типа.

Поскольку ПЖ относится к органам пищеварительной системы, она принимает активное участие в выработке панкреатических ферментов, способствующих расщеплению углеводов, жиров и белков, поступивших с продуктами питания. При нарушении этой функции диагностируется панкреатит.

Главный функционал панкреатических островков заключается в поддержании требуемой концентрации углеводов и контроле других внутренних органов. Скопление клеток обильно снабжается кровью, они иннервируются посредством симпатических и блуждающих нервов.

Строение островков достаточно сложное. Можно сказать, что каждое скопление клеток – это полноценное образование, имеющее свой функционал. Благодаря такому строению обеспечивается обмен между компонентами паренхимы и др. железами.

Клетки островков располагаются в виде мозайки, то есть, хаотично. Зрелый островок характеризуется правильной организацией. Он состоит из долек, их окружают соединительные ткани, внутри проходят мельчайшие кровеносные сосуды. В центре долек – бета-клетки, на периферии располагаются другие. Именно от размера последних скоплений зависит размер островков.

Когда составляющие островков начинают взаимодействовать между собой, это отражается на др. клетках, которые локализуются рядом. Это можно описать следующими нюансами:

1. Инсулин способствует секреторной активности бета-клеток, но при этом подавляет рабочую функциональность альфа скоплений.
2. В свою очередь альфа-клетки приводят в «тонус» глюкагон, а он воздействует на дельта-клетки.
3. Соматостатин одинаково угнетает функциональность, как бета, так и альфа-клеток.

Если в заложенной природе цепочке выявляется сбой, связанный с иммунными нарушениями, то бета-клетки атакуются собственным иммунитетом.

Они начинают разрушаться, что провоцирует серьезное и опасное заболевание – сахарный диабет.

Трансплантация клеток

– это хроническое и неизлечимое заболевание. Эндокринология не придумала способа, как вылечить человека навсегда. Посредством медикаментозных препаратов и здорового образа жизни можно добиться стойкой компенсации болезни, но не более того.

Бета-клетки не имеют свойство восстанавливаться. Однако в современном мире существуют определенные способы, помогающие их «восстановить» – заменить. Наряду с трансплантацией поджелудочной железы либо установлением искусственного внутреннего органа, осуществляется пересадка панкреатических клеток.

Это единственный шанс для диабетиков, позволяющий восстановить структуру разрушенных островков. Проводились многочисленные научные эксперименты, в ходе которых диабетикам первого типа пересадили бета-клетки от донора.

Результаты исследований показали, что хирургическое вмешательство способствует восстановлению концентрации углеводов в человеческом организме. Иными словами, решение проблемы есть, что является большим плюсом. Однако к минусу относят пожизненную иммуносупрессивную терапию – применение лекарственных препаратов, которые предупреждают отторжение донорского биологического материала.

В качестве альтернативы донорского источника допускается использование стволовых клеток. Этот вариант достаточно актуален, поскольку панкреатические островки доноров имеют определенный резерв.

Восстановительная медицина развивается стремительными шагами, но нужно научиться не только пересаживать клетки, но и предотвратить их последующее разрушение, что происходит в любом случае в организме диабетиков.

Имеет определенную перспективу в медицине пересадка ПЖ от свиньи. До открытия инсулина, вытяжки из железы животного использовали для . Как известно, различие человеческого и свиного инсулина только в одной аминокислоте.

Изучение строения и функциональности панкреатических островков характеризуется большими перспективами, поскольку «сладкая» болезнь возникает вследствие поражения их структуры.

О работе поджелудочной железы рассказано в видео в этой статье.

В этой статье расскажем, какие клетки входят в состав островков поджелудочной железы? Какова их функция и какие гормоны они выделяют?

Немного анатомии

В ткани поджелудочной железы находятся не только ацинусы, но и островки Лангерганса. Клетки этих образований не продуцируют ферменты. Их основная функция – вырабатывать гормоны.

Эти эндокринные клетки впервые обнаружены в 19 веке. Ученый, в честь которого названы эти образования, тогда был еще студентом.

В самой железе островков не так уж и много. Среди всей массы органа зоны Лангерганса составляют 1-2%. Однако, роль их велика. Клетки эндокринной части железы продуцируют 5 типов гормонов, которые регулируют пищеварение, углеводный обмен, ответ на стресс реакции. При патологии этих активных зон развивается одно из распространенных болезней 21 века – сахарный диабет. Кроме того, патология этих клеток вызывает синдром Золлингера-Эллисона, инсулиному, глюкоганому и другие редкие заболевания.

На сегодняшний день известно, что островки поджелудочной железы имеют 5 типов клеток. Подробнее поговорим об их функции ниже.

Альфа-клетки

Эти клетки составляют 15-20% от количества всех ячеек островков. Известно, что у человека больше альфа-клеток, чем у животных. Эти зоны выделяют гормоны, отвечающие за реакцию «бей и беги». Глюкагон, который образуется здесь, резко повышает уровень глюкозы, усиливает работу скелетных мышц, ускоряет работу сердца. Также глюкагон стимулирует выработку адреналина.

Глюкагон рассчитан на короткий срок воздействия. Он быстро разрушается в крови. Вторая значимая функция этого вещества – антагонизм инсулину. Глюкагон выделяется при резком снижении глюкозы в крови. Такие гормоны вводятся в стационарах пациентам с гипогликемическими состояниями и коме.

Бета-клетки

Эти зоны паренхиматозной ткани выделяют инсулин. Они самые многочисленные (около 80% клеток). Их можно встретить не только в островках, единичные зоны секреции инсулина есть в ацинусах и протоках.

Функция инсулина в снижении концентрации глюкозы. Гормоны делают мембраны клеток проницаемыми. Благодаря этому молекула сахара быстро попадает внутрь. Далее, они активируют цепь реакций выработки из глюкозы энергии (гликолиз) и отложении ее про запас (в виде гликогена), образования из нее жиров и белков. Если инсулин не выделяется клетками – развивается сахарный диабет 1 типа. Если гормон не действует на ткань – формируется сахарный диабет 2 типа.

Выработка инсулина – это сложный процесс. Его уровень могут повысить углеводы, поступившие с пищей, аминокислоты (особенно лейцин и аргинин). Инсулин повышается при увеличении кальция, калия и некоторых гормонально активных веществ (АКТГ, эстроген и другие).

В бета зонах также образуется С-пептид. Что это такое? Этим словом называют один из метаболитов, который образуется при синтезе инсулина. В последнее время у этой молекулы появилось важное клиническое значение. При образовании молекулы инсулина образуется одна молекула С-пептида. Но последний обладает более длительным сроком распада в организме (инсулин проживает не более 4 минут, а С-пептид около 20). С-пептид снижается при сахарном диабете 1 типа (изначально вырабатывается мало инсулина), а повышается при втором типе (инсулина много, а ткани на него не реагируют), инсулиноме.

Дельта-клетки

Это зоны поджелудочной ткани клеток Лангерганса, которые секретируют соматостатин. Гормон тормозит выделения ферментов. Также вещество замедляет другие органы эндокринной системы (гипоталамус и гипофиз). В клинике применяется синтетический аналог или Сандостатин. Препарат активно вводится при приступах панкреатита, операциях на панкреас.

В дельта клетках вырабатывается незначительное количество вазоактивного интестинального полипептида. Это вещество уменьшает образование соляной кислоты в желудке, и увеличивает содержание пепсиногена в желудочном соке.

PP-клетки

Эти участки зон Лангерганса продуцируют панкреатический полипептид. Это вещество тормозит активность поджелудочной ткани и стимулирует работу желудка. РР клеток очень мало – не больше 5 %.

Эпсилон-клетки

Последние участки зон Лангерганса чрезвычайно редкие – это менее 1% от общего пула. Они синтезируют грелин. Этот гормон возбуждает аппетит. Кроме панкреасгрелин продуцируют легкие, почки, кишечник и половые органы.