Выделение инсулина поджелудочной железой

Адреногенитальный синдром. Выработка инсулина поджелудочной железой

а) Адреногенитальный синдром. В случае опухоли надпочечников избыточное количество андрогенов сопровождается маскулинизирующим действием. Этот эффект у женщин проявляется развитием вирилизирующих признаков: ростом бороды, низким голосом, облысением при наличии генетических предпосылок к облысению, оволосением по мужскому типу, ростом клитора, приобретающего сходство с пенисом, увеличением белков в коже и особенно в мышцах, придающим женщинам внешние мужские характеристики.

У мальчиков предпубертатного возраста опухоль надпочечников вызывает аналогичные изменения и быстрое развитие мужских половых органов, где изображен 4-летний мальчик с адреногенитальным синдромом. У взрослых мужчин вирилизирующие признаки адреногенитального синдрома маскируются тестостероном, продуцируемым семенниками. Часто бывает трудно поставить диагноз адреногенитального синдрома взрослому мужчине.

В диагностике заболевания используют следующий признак: в случае адреногенитального синдрома экскреция 17-кетостероидов (являющихся производными андрогенов) с мочой может быть в 10-15 раз выше нормы.

Адреногенитальный синдром у 4-летнего ребенка

Выработка инсулина поджелудочной железой

Поджелудочная железа в дополнение к ее пищеварительной функции продуцирует два важных гормона — инсулин и глюкагон, являющихся ключевыми гормонами в регуляции обмена глюкозы, жиров и белков. Поджелудочная железа секрегирует и другие гормоны, такие как амилин, соматостатин и панкреатический полипептид, но их функция в регуляции метаболизма не столь существенна. Главная цель данных статей по физиологии на сайте — обсудить физиологическую роль инсулина и глюкагона и патофизиологию болезней, особенно сахарного диабета, вызванных нарушениями секреции или активности этих гормонов.

Функциональная анатомия поджелудочной железы. Поджелудочная железа состоит из двух типов тканей (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок ниже):

(1) ацинусов, секретирующих пищеварнтельные соки в двенадцатиперстную кишку;

(2) островков Лангерганса, гормоны которых (инсулин и глюкагон) поступают непосредственно в кровь.

Функциональная анатомия островков Лангерганса в щитовидной железе

Поджелудочная железа человека включает от 1 до 2 млн островков Лангерганса, каждый из которых — около 0,3 мм в диаметре. Они сосредоточены вокруг мелких капилляров, куда яти клетки и секретируют свои гормоны. Островковып аппарат состоит из трех главных типов клеток: альфа-, бета- и дельта-клеток, которые различаются по морфологическим характеристикам, а также отношением к красителям.

Бета-клетки, составляющие почти 60% клеток островков Лангерганса, лежат главным образом в их середине и продуцируют инсулин и амилин— гормон, который часто секретнруется параллельно с инсулином, хотя функция гормона не вполне понятна. Альфа-клетки, составляющие в совокупности около 25% общего количества клеток островков, производят глюкагон. Дельта-клетки составляют 10% общего числа и продуцируют соматостатин. РР-клетки представлены малочисленными клетками, секретирующими гормон с другими функциями, названный панкреатическим полипептидом.

Тесное взаимодействие всех типов клеток островков Лангерганса создают связи, идущие от клетки к клетке, которые позволяют осуществлять контроль секреции одного гормона другими. Например, инсулин тормозит продукцию глюкагона, амилин тормозит секрецию инсулина, а соматостатин пнгнбпрует секрецию как инсулина, так и глюкагона.

– Также рекомендуем “Структура инсулина. Синтез инсулина”

Оглавление темы “Функции и секреция инсулина”:

1. Адреногенитальный синдром. Выработка инсулина поджелудочной железой

2. Структура инсулина. Синтез инсулина

3. Физиология инсулина. Воздействие инсулина на клетку

4. Влияние инсулина на обмен углеводов. Обмен глюкозы под действием инсулина

5. Влияние инсулина на обмен глюкозы в печени. Высвобождение глюкозы из печени

6. Инсулин и глюкоза мозга. Влияние инсулина на обмен жиров

7. Причины кетоза и ацидоза. Влияние инсулина на обмен белка

8. Влияние инсулина на рост. Механизм секреции инсулина

9. Регуляция выделения инсулина. Стимуляция секреции инсулина

10. Влияние аминокислот и гормонов на секрецию инсулина. Инсулин в углеводно-жировом обмене

Роль инсулина

Инсулин в организме человека оказывает множественное действие на обмен веществ (метаболизм) органов и тканей. Основная функция — снижение глюкозы в крови. Также гормон:

• увеличивает избирательную проницаемость цитоплазматических мембран;
• активирует биосинтез гликогена из глюкозы в мышцах и печени;
• подавляет ферментативную функцию белков, расщепляющих жиры и гликоген;
• активирует ферменты, катализирующие процессы гликолиза (бескислородного расщепления глюкозы).

Мнение эксперта

Гусева Юлия Александрова

Специализированный врач-эндокринолог

Известно, что 5% населения земли страдают диабетом, 5% предрасположены к развитию такого заболевания.

Назначение инсулина

Гормон является одним из самых важных в обеспечении нормальной жизнедеятельности организма. Инсулин играет главную роль в процессе обмена веществ, также благодаря ему происходит нормальное усвоение глюкозы. Недостаточное количество инсулина приводит к диабету первого типа.

Заболевание действует разрушающе на все системы организма, вызывает тяжелейшие осложнения. Пациенты, страдающие дефицитом гормона, вынуждены регулярно поддерживать уровень инсулина с помощью инъекций.

Повышенное содержание инсулина способно вызвать развитие сахарного диабета второго типа. Болезнь так же, как инсулинозависимая форма, имеет множество осложнений, опасна для здоровья и жизни.

История открытия

В 1889 году физиолог Оскар Минковски, чтобы доказать, что поджелудочная железа не принимает участие в процессах пищеварения, удалил ее у подопытной собаки. Через некоторое время было замечено, что увеличилось количество насекомых (мух), слетавшихся на мочу животного. Причина – в моче повысилось содержание сахара.

В 1901 году было четко установлено, что разрушение особых клеток в железе приводит к развитию сахарного диабета.

1921 год – год открытия инсулина румынским физиологом Никола Паулеско.

11 января 1922 года – первая инъекция подростку. 1923 год – Маклауд и Бантинг удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине за эффективный способ получения гормона в промышленных масштабах.

1958 год – британский биолог Фредерик Сенгер определил структуру инсулина, стал Нобелевским лауреатом. Через 40 лет Нобелевская премия была присуждена Дороти Кроуфут Ходжкин за открытие пространственного строения вещества.

Инсулин, как он вырабатывается в организме

Поджелудочная железа, в которой осуществляется биосинтез гормона, это орган, участвующий в пищеварительном процессе. Состоит из тела, головки, хвоста. Инсулин образуется в скоплении особых клеток поджелудочной, названных «островками Лангерганса», которые состоят из различных типов клеток, вырабатывающих определенные гормоны. За производство инсулина отвечают бета клетки.

Процесс синтеза поэтапно:

1. Гормон, произведенный бета-клетками, транспортируется в комплекс Гольджи, где происходит дальнейшая обработка.
2. Затем инсулин «запаковывается», накапливаясь в секреторных гранулах, где и хранится.
3. При наступлении гипергликемии, производится выброс гормона в кровь.

При частом употреблении продуктов, насыщенных углеводами, работа железы переключается на усиленный режим, что постепенно приводит к ее истощению и нередко становиться причиной начальной стадии развития диабета.

Виды

Инсулин – полипептид, состоящий из 51 аминокислоты, образующих две полипептидные цепочки. Структуры цепочек А и В не симметричны.

Физиологами хорошо изучен инсулин не только человеческий, но и гормон, получаемый из поджелудочной железы свиней или крупного рогатого скота. Свиной белок отличается от человеческого всего одной аминокислотой.

При сахарном диабете лучшим эффектом обладают инсулины, подобные человеческому. Их получают таким способом:

• Полусинтетический инсулин. В свином инсулине заменяют всего одну аминокислоту.
• Биосинтетический инсулин. Кишечную палочку, используя методы генной инженерии, заставляют продуцировать гормон, идентичный человеческому.

Где рождается инсулин

Инсулин вырабатывается в поджелудочной железе – продолговатом органе, который расположен в брюшной полости. Орган образован железистой тканью и системой протоков. Эти протоки выводят поджелудочный сок в двенадцатиперстную кишку. Эта часть железы называется железой внешней секреции. Другая часть железы обладает функцией желез внутренней секреции.

Вырабатывается гормон бета-клетками островков Лангерганса. Железа содержит около двух миллионов островков, которые составляют всего 1-2 % массы железы и продуцируют четыре гормона, из них 75% — клетки, продуцирующие инсулин. Гормон высвобождается в панкреатическую вену, затем поступает в печеночную вену, кровеносное русло большого круга кровообращения. Поджелудочная железа – единственный орган, вырабатывающий гормон инсулин. Инсулин – единственное биологически активное вещество, снижающее уровень глюкозы в крови.

Почему поджелудочная перестает вырабатывать инсулин?

Иммунная система помогает человеку бороться с вирусами, микробами, уничтожает чужеродные клетки, в том числе и раковые, которые могут образовываться в процессе жизни человека. Происходит постоянное обновление клеток в разных органах: старые гибнут, а новые образуются, замещая их.

Расположение поджелудочной железы

Это касается и бетта-клеток поджелудочной железы. Иммунитет в норме хорошо различает «свои» клетки от «чужеродных».

У пациентов с диабетом 1 типа происходит «поломка» в иммунитете, и организм начинает воспринимать собственные клетки как чужие, и убивает их.

Наследственность и действие окружающей среды (чаще всего вирусы) изменяют свойства β-клеток.

Выделяют ряд причин, почему поджелудочная железа не вырабатывает инсулин.

Таблица – Причины, из-за которых может снижаться выработка инсулина

Происходят следующие процессы:

• Выделяются аутоантигены.
• Клетки иммунной системы (макрофаги МФ, дендритные клетки ДК) передают переработанные аутоантигены Т-лимфоцитам, которые, в свою очередь, начинают воспринимать их как чужеродные.
• Часть Т-лимфоцитов, превратившихся в специфические цитотоксические аутоагрессивные лимфоциты (ЦТЛ).
• Развивается воспаление поджелудочной железы и разрушение β-клетки.

Этот процесс длительный и протекает с различной скоростью: от нескольких месяцев у маленьких детей до нескольких лет у взрослых.

Аутоиммунное разрушение β-клеток

По данным научных исследований, у людей с наследственной предрасположенностью к сахарному диабету 1 типа уже за несколько лет до начала заболевания в крови определяются специфические антитела (IAA, ICA, GADA, IA-2β), которые, не разрушая β-клетку, являются ранними маркерами риска развития СД 1 типа.

К сожалению, в иммунной системе сохраняется память к антигенам β-клеток, поэтому процесс их разрушения очень трудно остановить.

Кстати, рекомендуем прочитать статью Лактоацидоз: симптомы, лечение, причины, диагностика

Учёные считают, что при диабете 1 типа бетта-клетки могут восстанавливаться. Даже при гибели 90 % процентов всех бетта-клеток из оставшихся 10 % может произойти восстановление. Однако для этого необходимо остановить «агрессивную» реакцию иммунной системы. Только тогда станет возможным излечение от этой болезни.

Стадии развития диабета 1 типа

Только введение инсулина может быть настоящим лечением сахарного диабета 1 типа.

Некоторые исследования были направлены на изучение возможности остановить «агрессивное поведение» иммунной системы по отношению к бетта-клеткам путём применения нескольких групп препаратов. Однако достоверных положительных результатов получено не было.

Большую надежду учёные связывают с возможностью применения моноклональных антител, способных изменить агрессивный иммунитет в благоприятную сторону, т. е. снизить аутоиммунную реакцию в поджелудочной железе.

Эти исследования являются очень перспективными, поскольку в случае отсутствия контроля над иммунитетом даже пересадка островков Ларгенганса и применение стволовых клеток будут бессмысленны.

Показатели нормы

Какая норма инсулина в крови человека? В норме панкреатическая железа вырабатывает от 3 до 20 мкЕд/мл. Здоровая железа продолжает синтезировать инсулин в таком количестве. Пациентам нужно знать, когда сдавать кровь на определение уровня глюкозы или инсулина? Только натощак. Почему? Потому что после еды поджелудочный орган производит гормон в повышенном количестве.

Мнение эксперта

Гусева Юлия Александрова

Специализированный врач-эндокринолог

Интересно и важно: У маленьких детей панкреатическая железа не изменяет уровень выделяемого гормона даже после еды. Повышенный уровень выделения инсулина поджелудочной железой после еды начинается только с периодом полового созревания.

Если поджелудочная железа вырабатывает гормон инсулин в недостаточном для усвоения глюкозы количестве, развивается сахарный диабет. У заболевшего человека глюкоза накапливается в плазме крови, перестает в достаточном количестве проникать внутрь клеток. Медикам известно, какие причины приводят к тому, что не вырабатывается достаточное количество гормона. Это:

• нарушение режима питания, употребление большого количества углеводов;
• переедание;
• постоянные стрессы, чрезмерные физические нагрузки;
• болезни инфекционные, снижающие иммунитет.

Функции поджелудочной железы

Важнейшим органом системы пищеварения является поджелудочная железа. Специалисты идентифицируют две ее основные функции, а именно эндокринную и экзокринную. Говоря о последней функции, хотелось бы обратить внимание на выделение панкреатического сока. В его составе находятся специфические ферменты, которые оптимизируют процесс пищеварения. Кроме этого, они помогают углеводам усвоиться, а также оптимизируют процесс переваривания еды.

Говоря же об эндокринной функции, хотелось бы обратить внимание на то, что именно за счет этого реализуется синтез гормонов, а также регулирование определенных процессов. Речь идет об углеводном, жировом и белковом обменном алгоритме. Важно обратить внимание на наличие альфа и бета-клеток, которые обеспечивают различные процессы. В частности, альфа-клетки производят глюкагон, который отвечает за увеличение показателей глюкозы. Бета-клетки же и являются теми компонентами, которые обеспечивают производство инсулина.

Помимо этого, в перечень их задач включено регулирование не только жирового, но и углеводного обменного алгоритма организма. Необходимо обратить внимание на то, что:

1. под влиянием инсулина глюкоза проникает в тканевые слои и клетки из крови, тем самым вызывая уменьшение соотношения сахара;
2. количество бета-клеток является доминирующим и составляет не менее 80%;
3. нарушения в представленных компонентах провоцируют сбои в рамках производства инсулина, что приводит к формированию сахарного диабета.

Новорапид ФлексПен — инсулин короткого типа воздействия

Как повысить уровень инсулина в крови

При недостатке инсулина нужно принять все меры, чтобы повысить его выделение. Больным, интересующимся, как увеличить выработку инсулина в организме, нужно знать, какие при этом меры должны приниматься. Например, чем можно заменить сахар, какие из продуктов питания стимулируют выработку гормона поджелудочной железы. Повысить уровень гормона можно при помощи введения инъекционного препарата, принимающего человеком самостоятельно. Нужно делать зарядку, ходить пешком.

Мнение эксперта

Гусева Юлия Александрова

Специализированный врач-эндокринолог

Медики заметили, что если человек делает простые упражнения, совершает пешие прогулки, глюкоза легче проникает в клетках.

Как понизить уровень инсулина в крови

Если поджелудочная железа вырабатывает инсулин в избытке, необходима диета, медикаментозная терапия, физические упражнения. Нужно стараться избавиться от избыточного веса, откорректировать рацион, выполнять все назначения эндокринолога, стараться избегать стрессов.

Основные правила для снижения уровня гормона:

• Снизить количество приемов пищи, стараться делать перерывы до 8-10 часов между приемами пищи. Меньше употреблять легких углеводов.
• При составлении меню обращать внимание на гликемический и инсулиновый индексы продуктов.
• Заниматься дома или посещать 3-4 раза спортивный зал или кабинет ЛФК. Проводить занятия под контролем тренера-специалиста.

Итак, ответ на вопрос, какой человеческий орган вырабатывает инсулин, однозначный – поджелудочная железа. Биосинтез инсулина происходит в клетках островков Лангерганса. Основная функция гормона – усвоение глюкозы клетками. Каждому человеку, особенно после 40 лет, нужно следить за уровнем глюкозы и инсулина, чтобы не пропустить развитие серьезного заболевания – инсулинозависимого или инсулинонезависимого диабета.

Работа инсулина

Основная функция гормона заключается в том, что он связывается с рецептором на клетке (специальный датчик узнавания). Если узнавание произошло («ключ подошел к замку»), то клетка становится проницаемой для глюкозы.

Воздействие инсулина на клетку

Выработка инсулина начинается уже тогда, когда мы видим еду и ощущаем ее запах. По мере переваривания пищи, высвобождения из нее глюкозы и попадания ее в кровь, бетта-клетки увеличивают выработку инсулина, поэтому, у здоровых людей уровень сахара крови всегда сохраняется в пределах нормы и не зависит от того, сколько сладкого они съели.

Инсулин отвечает за попадание глюкозы в так называемые «инсулинозависимые ткани»: печень, мышцы, жировая ткань.

Интересный факт: Самые главные органы не нуждаются в инсулине. В «инсулиннезависимые» клетки сахар из крови попадает просто по градиенту концентрации: когда его в клетке меньше, чем в крови, он свободно переходит в клетку. Такими органами являются головной мозг, нервы, сетчатка, почки, надпочечники, кровеносные сосуды и эритроциты.

Такой механизм необходим для того, чтобы в случае недостатка глюкозы крови выработка инсулина останавливалась и сахар поступал бы только в самые важные органы.

Организму необходимо немного инсулина даже в ночное время и в периоды голода, чтобы обеспечить усвоение глюкозы, образующейся в печени. Такой инсулин называют базальным или фоновым.

Уровни инсулина и глюкозы в крови

Существует еще болюсный инсулин. Это то количество гормона, которое вырабатывается в ответ на прием пищи.

Кстати, рекомендуем прочитать статью Что нужно знать о стероидном диабете?

Помните, необходимо научиться рассчитывать и вводить себе дозу инсулина в зависимости от количества принятой пищи. Поэтому так важно обучение при сахарном диабете 1 типа. Без знаний о своей болезни и правилах поведения адекватное лечение практически невозможно.

Очень важно также оценивать потребность в инсулине. У человека без диабета вырабатывается приблизительно 0,5 ЕД инсулина на кг массы тела каждый день. Для взрослого с массой тела 70 кг получаем 70*0,5=35 ЕД в сутки.
Таблица – Потребность в инсулине у пациентов с 1 типом диабета в разные возрастные периоды

У большинства пациентов через 1–3 года от момента возникновения потребность в инсулине стабилизируется и составляет 0,7–1,0 ЕД/кг.