Поджелудочная железа синтез гликогена понижение содержания глюкозы в крови
Поджелудочная железа относится к железам смешанной секреции. Анатомически она состоит из головки, тела и хвоста.
Головка и тело составляют экзокринную часть, которая выделяет ферменты, участвующие в расщеплении веществ в
тонкой кишке.
Более всего нас с вами будет интересовать хвост поджелудочной железы – то самое место, где в кровь секретируются
гормоны инсулин и глюкагон. Именно в хвосте сосредоточены так называемые островки Лангерганса, объединяющие
клетки с эндокринной функцией.
Островки Лангерганса
Островками Лангерганса называют скопления эндокринных клеток, продуцирующих гормоны. Состоят из α-клеток, выделяющих
глюкагон, и β-клеток, выделяющих инсулин. Оба эти гормона влияют на обмен углеводов, однако, действие у них противоположное.
Запомните, что инсулин активирует транспорт глюкозы, аминокислот, жирных кислот из крови в клетку. Его действие можно
сравнить с ключом к двери, где инсулин – ключ, который открывает вход в клетку для молекул глюкозы – основного
источника энергии. В клетке глюкоза запасается в виде гликогена, таким образом, в результате действия инсулина содержание глюкозы (сахара) в крови понижается.
Глюкагон, напротив, способствует расщеплению гликогена в клетках и выходу глюкозы в кровь. В результате действия глюкагона
сахар (глюкоза) в крови повышается. Запомните мнемоническое выражение: Глюкагон “Гонит” глюкозу в кровь.
Инсулин выделяется наиболее активно после приема пищи, когда в кровь всасываются моносахариды, аминокислоты, жирные кислоты.
Выделение глюкагона активируется при голодании, когда для поддержания работы организма необходимо повысить уровень глюкозы в крови.
В островках Лангерганса есть особые δ-клетки (дельта-клетки), которые секретируют гормон соматостатин. Соматостатин угнетает выработку
гормона роста (соматотропного гормона гипофиза), синтез ферментов в экзокринной части поджелудочной железы и синтез глюкагона и инсулина
α- и β-клетками.
Сахарный диабет
При недостаточной выработке (гипофункции) поджелудочной железой инсулина глюкоза перестает поступать в клетки, которые
в ней нуждаются, и уровень глюкозы в крови возрастает. Парадоксально, но высокий уровень глюкозы не способствует усвоению
ее тканями, так как “ключ к двери” – гормон инсулин – отсутствует в нужном количестве.
Такое состояние называется сахарный диабет. Оно сопровождается гипергликемией (греч. hypér — сверх, чрезмерно + glykýs
— сладкий + háima — кровь) – повышением глюкозы в крови, и глюкозурией (греч. uron – моча) – выделением глюкозы с мочой.
Нейроны особенно чувствительны к отсутствию поступления в них глюкозы, поэтому нередко сахарный диабет впервые проявляется внезапной потерей сознания. Гипергликемия оказывает разрушительное действие на почки, нервы, сосуды. Поэтому больным с сахарным диабетом
крайне важно контролировать уровень глюкозы в крови.
Норма содержания глюкозы в крови 3,5-5,5 ммоль/л. При такой концентрации сахар в моче не обнаруживается, глюкоза в моче
появляется только тогда, когда ее концентрация в крови в 2-2,5 раза больше нормальной.
Типичные симптомы диабета: сильная жажда (может выпивать более 6 литров воды в сутки), сахарное мочеизнурение – увеличение
диуреза (объема отделяемой мочи) до 5-6 литров в сутки. Наблюдается повышенный аппетит, однако вес стремительно уменьшается,
присутствует сильная слабость.
Замечу, что сильная жажда и обильное мочеиспускание обусловлено тем, что организм “стремится разбавить” высокую концентрацию глюкозы в крови и
вывести с мочой ее избыток. На схеме ниже для вас собраны самые основные симптомы сахарного диабета.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Регуляция обмена глюкозы. Синтез и распад гликогена
а) Инсулин увеличивает облегченную диффузию глюкозы. Скорость транспорта глюкозы, как и транспорта других моносахаридов, существенно увеличивается инсулином. Если поджелудочная железа продуцирует большие количества инсулина, скорость транспорта глюкозы в большинстве клеток возрастает более чем в 10 раз по сравнению со скоростью транспорта глюкозы при отсутствии инсулина. Напротив, при отсутствии инсулина количество глюкозы, которое может диффундировать внутрь большинства клеток, за исключением клеток мозга и печени, столь мало, что не в состоянии обеспечить нормальный уровень энергетических потребностей.
Скорость потребления глюкозы большинством клеток находится под контролирующим влиянием скорости продукции инсулина поджелудочной железой. Функции инсулина и его регуляторные влияния на обмен углеводов подробно изложены в отдельной статье на сайте (просим вас пользоваться формой поиска выше).
б) Фосфорилирование глюкозы. Как только глюкоза попадает в клетки, она связывается с фосфатными радикалами в соответствии со следующей схемой реакции:
Фосфорилирование осуществляется главным образом ферментом глюкокиназой в печени или гексокиназой в большинстве других клеток. Фосфорилирование глюкозы является почти полностью необратимой реакцией, исключая клетки печени, эпителиоциты почечного тубулярного аппарата и клетки кишечного эпителия, в которых присутствует другой фермент — глюкофосфорилаза. Будучи активирована, она может сделать реакцию обратимой. В большинстве тканей организма фосфорилирование служит способом захвата глюкозы клетками. Это происходит в связи со способностью глюкозы немедленно связываться с фосфатом, а в такой форме она не может выходить обратно из клетки, кроме некоторых особых случаев, в частности из клеток печени, которые располагают ферментом фосфатазой.
в) Гликоген запасается в печени и мышцах. После поступления внутрь клетки глюкоза практически немедленно используется клеткой для энергетических целей либо запасается в виде гликогена, который является крупным полимером глюкозы.
Все клетки организма способны запасать какие-то количества гликогена, но особенно большие его количества депонируются клетками печени, которая может запасать гликоген в количествах, составляющих от 5 до 8% веса этого органа, или мышечными клетками, содержание гликогена в которых составляет от 1 до 3%. Молекула гликогена может полимеризоваться так, что в состоянии иметь практически любую молекулярную массу; в среднем молекулярная масса гликогена составляет около 5 млн. В большинстве случаев гликоген, осаждаясь, образует крупные гранулы.
Превращение моносахаридов в преципитирующее соединение с большой молекулярной массой (гликоген) дает возможность запасать большие количества углеводов без заметного изменения осмотического давления во внутриклеточном пространстве. Высокая концентрация растворимых моносахаридов с низкой молекулярной массой могла бы приводить к катастрофическим последствиям для клеток в связи с формированием огромного градиента осмотического давления по обе стороны клеточной мембраны.
г) Гликогенез — процесс образования гликогена. Химические реакции образования гликогена показаны на рисунке ниже.
Химические реакции глюкогенеза и гликогенолиза. Показаны также взаимные превращения глюкозы крови и гликогена печени (фосфатаза требуется для высвобождения глюкозы из клеток и представлена в клетках печени, но отсутствует в большинстве других клеток)
На рисунке видно, что глюкозо-6-фосфат становится глюкозо-1-фосфатом, который затем превращается в глюкозоуридинфосфат, в итоге образующий гликоген. Для этих превращений необходимы специфические ферменты. Кроме того, и другие моносахариды, превращаясь в глюкозу, могут участвовать в образовании гликогена. Более мелкие соединения, включая молочную кислоту, глицерол, пировиноградную кислоту и некоторые дезаминированные аминокислоты, также могут превращаться в глюкозу или близкие ей соединения и затем становиться гликогеном.
д) Гликогенолиз — извлечение гликогена из депо. Процесс расщепления гликогена, хранящегося в клетках, который сопровождается высвобождением глюкозы, называют гликогенолизом. Затем глюкоза может использоваться в целях получения энергии. Гликогенолиз невозможен без реакций, обратных реакциям получения гликогена, при этом каждая вновь отщепляющаяся от гликогена молекула глюкозы подвергается фосфорилированию, катализируемому ферментом фосфорилазой. В состоянии покоя фосфорилаза пребывает в неактивном состоянии, поэтому гликоген может храниться в депо. Когда появляется необходимость получить глюкозу из гликогена, прежде всего должна активироваться фосфорилаза. Это может достигаться несколькими путями.
е) Активация фосфорилазы адреналином или глюкагоном. Два гормона — адреналин и глюкагон — могут активировать фосфорилазу и таким образом ускорять процессы гликогенолиза. Начальные моменты влияний этих гормонов связаны с образованием в клетках циклического аденозинмонофосфатау который затем запускает каскад химических реакций, активирующих фосфорилазу.
Адреналин выделяется из мозгового вещества надпочечников под влиянием активации симпатической нервной системы, поэтому одна из ее функций заключается в обеспечении обменных процессов. Эффект адреналина особенно заметен в отношении клеток печени и скелетных мышц, что обеспечивает наряду с влияниями симпатической нервной системы готовность организма к действию.
Глюкагон — гормон, выделяемый альфа-клетками поджелудочной железы, когда концентрация глюкозы в крови снижается до слишком низких значений. Он стимулирует образование циклического АМФ главным образом в клетках печени, что, в свою очередь, обеспечивает превращение в печени гликогена в глюкозу и ее высвобождение в кровь, повышая таким образом концентрацию глюкозы в крови.
– Также рекомендуем “Гликолиз глюкозы и высвобождение энергии. Цикл лимонной кислоты или цикл Кребса”
Оглавление темы “Патология желудочно-кишечного тракта. Физиология обмена”:
1. Запор. Механизмы развития запора
2. Физиология диареи. Причины развития диареи
3. Паралич дефекации. Рвота и ее причины
4. Акт рвоты. Этапы рвоты и причины тошноты
5. Желудочно-кишечная непроходимость. Газы в желудочно-кишечном тракте – метеоризм
6. Высвобождение энергии из продуктов. Физиология аденозинтрифосфата (АТФ)
7. Физиология обмена глюкозы. Транспорт глюкозы через мембрану клетки
8. Регуляция обмена глюкозы. Синтез и распад гликогена
9. Гликолиз глюкозы и высвобождение энергии. Цикл лимонной кислоты или цикл Кребса
10. Образование АТФ в цикле лимонной кислоты. Окислительное фосфорилирование
Источник
Две части находятся в структуре поджелудочной железы, каждая из которых имеет свою функциональную задачу, и экзокринная. Экзокринная часть более объемная по сравнению с эндокринным собратом, и имеет в своем распоряжении 98% общего веса органа.
В этой части продуцируется панкреатический сок, который попадает в кишечник с пищей и помогает ее расщеплять, преобразуя в энергию нашего организма. 2% оставшегося объема железы имеют вкрапления клеток, именуемых панкреатическими островками или островками Лангерганса. В этих клетках синтезируются гормоны, регулирующие метаболизм, т. е. способствуют прохождению различных химических реакций с начала заброса в организм пищи до выброса конечных продуктов из него.
Гормоны участвуют в сложнейшем процессе перевода пищи в жизненную энергию организма. Клетки, вырабатывающие гормоны, не имеют специальных выводных путей. Их секрет сразу всасывается в кровь и разносится по всем органам. Поэтому гормоны поджелудочной железы и их функции важное информационное обеспечение человека необходимыми знаниями.
Клетки поджелудочной железы и продуцируемые ими гормоны
Клетки эндокринной части железы имеют различные виды и каждая из них отвечает за синтез своего гормона.
- альфа-клетки (Α-клетки) синтезируют глюкагон. Его действие в повышении уровня глюкозы в крови;
- бета-клетки (Β-клетки) продуцируют инсулин. Он занимается утилизацией глюкозы, удерживая ее подходящий уровень в крови;
- дельта клетки (Δ-клетки) представляют соматостатин, который является регулирующим гормоном. Он координирует внешнюю и внутреннюю секреторную деятельность железы;
- РР-клетки вырабатывают панкреатический полипептид, функциональность которого в регулировании желчеотделения, содействие белковому обмену;
- G-клетки продуцируют гастрин, который воздействует на качество желудочного сока, объема соляной кислоты и пепсина.
Механизм гормонального действия и функции
Вещество С-пептида, не относящееся к гормонам, представляет фрагмент молекулы инсулина. При ее синтезе он отрывается от родной клетки и попадает в кровеносную систему. Его объем эквивалентен объему инсулина.
Поскольку в нем отсутствуют химические реакции, признается наиболее верным показателем нахождения инсулина в крови. В современной медицине на его основе диагностируют диабеты инсулинозависимые и инсулиннезависимые, а также новообразования и печеночные патологии. Поджелудочная железа имеет задачи для всех гормонов, вырабатываемых в ее пределах:
Глюкагон
В задачи которого входит слежение за упадком глюкозы и ее повышением до нормы в крови. Механизм действия:
- глюкагон стимулирует повышение наличия глюкозы в кровяной системе в результате накапливания в печени и мышцах;
- глюкагон также стимулирует распад липидов, базирующихся в жировой ткани, благодаря чему появляется новый источник энергии;
- глюконеогенез, который приводит к рождению глюкозы из неуглеводных компонентов. Он необходим для многих участков, нуждающихся в глюкозе. Здесь можно назвать эритроциты и ткани нервной системы.
Инсулин
Который является ключевым гормоном поджелудочной железы. Его основная цель заключается в понижении глюкозы в составе крови. Понижение использует различные механизмы действия:
- чтобы донести молекулы глюкозы внутрь клеток, инсулин запускает в работу мембранныерецепторы;
- заброс излишек глюкозы в закрома печени в виде гликогена. Процесс поддерживается при помощи инсулина;
- угнетение глюконеогенеза, т. е. не позволяет расщепление из элементов неуглеводных источников глюкозы;
- инсулин способствует транспортировке в клетку полезных элементов магния, калия, аминокислот, фосфатов;
- увеличение биосинтеза белка, приглушение его гидролиза, что способствует отсутствию дефицита белка в организме, развитию полноценного иммунитета;
- инсулин с одной стороны синтезирует жирные кислоты для дальнейшей активации запасов жира, с другой стороны, запрещает их проникновение в кровь. Таким образом, уменьшается объем вредного холестерина, что является профилактикой атеросклероза.
Самотостатин
Поджелудочная железа имеет свой влиятельный тормоз в виде соматостатина на другие свои ферменты и гормоны. Этот гормон образовывается в клетках тонкого кишечника, гипоталамуса, нервной системы. Он поддерживает баланс пищеварения, регулируя этот процесс, благодаря следующим действиям:
- тормозит движение измельченного провианта из желудка в кишечный тракт;
- замедляет производство желудочной кислоты и гастрина;
- угнетает динамичностьподжелудочных ферментов;
- уменьшает циркуляцию крови в забрюшинном пространстве;
- подавляет засасывание углеводов из пептическоготракта;
- понижает уровень глюкагона.
Полипепдид
Поджелудочная железа среди PP-клеток секретирует панкреатический полипептид. По механизму действия он служит антагонистом холецистокина. Подавляя секреторную деятельность железы, стимулирует выработку желудочного сока. Гормон молодой по обнаружению и находится в стадии изучения. То, что уже известно:
- сдерживание всплеска выкидывания в кровь билирубина, желчи, трипсина;
- способность расслабления гладкой мускулатуры желчного пузыря;
- торможение выработки ферментов, участвующих в пищеварении.
Главная задача панкреатического полипептида вырисовывается как экономия пищеварительных ферментов, а также желчи, которая сберегается до следующей трапезы.
Гастрин
Это гормон 2 органов: желудка и поджелудочной железы. По его объему железа имеет в меньшем количестве. Он контролирует работу тех гормонов, которые участвуют в процессе усваивания пищи. Сбои его продуцирования сказываются на работе ЖКТ. Чтобы исключить язвы желудка сдается анализ на гастрин. Гастрин имеет 3 разновидности:
- большой, имеющий в своем распоряжении 34 аминокислоты;
- малый, состоящий из 17 аминокислот;
- гастрин микро, в своем наборе имеет 14 аминокислот.
Важность задач, поставленных перед гормонами
Гормоны вырабатываются помимо поджелудочной железы и другими органами. Всех их объединяет прямой вывод в кровь и распространение по органам совместно с кислородом и питательными элементами. Их необходимость в организме на одной ступеньке с кислородом и питанием. Жизненные процессы не обойдутся без их влияния:
- рост и регенерация клеток;
- обменные процессы и получение энергии из пищи;
- регулирование глюкозы, кальция в крови и другие моменты жизни организма.
Излишек или недостаток любого гормона приведет человека к болезни. Найти причину болезни, а потом еще и лечить, процесс, требующий напряжения усилий. В постановке диагноза поможет врач эндокринолог, который порекомендует пройти комплекс лабораторных анализов, среди которых обязателен биохимический анализ крови, а также анализ на гормоны.
Самый страшный и почти любому человеку знакомый диагноз сахарного диабета. Помимо него, существует немалый перечень патологий, которые тоже не придадут качества жизни. Поджелудочную железу надо беречь. Первым этапом ее патологии является воспаление, которое именуется панкреатит.
Его лечение во многом зависит от питания. Соблюдение диеты главенствует в лечении панкреатита. Если рекомендации по исцелению плохо выполнялись, то патология перейдет в хроническую форму. А дальнейшая судьба железы будет зависеть от владельца.
Если он осознает, к чему приводят ее патологии, во что могут перерасти сбои функционирования, то сможет спасти свой орган. Всегда надо помнить о двойственности задач поджелудочной железы. И нарушение в любой ее части: будь то ферменты или гормоны, незамедлительно скажутся на работе всего организма.
Источник