Максимальная концентрация островков лангерганса отмечается в. Островковый аппарат поджелудочной железы. Медицинский курс лечения

В эндокринной части паренхимы поджелудочной железы располагаются островки Лангерганса . Их основными структурными единицами являются секреторные (α, β, Δ, F и другие) клетки.

А-клетки (α-клетки) островков продуцируют глюкагон. Он увеличивает гликогенолиз в печени, снижает в ней утилизацию глюкозы, а также повышает глюконеогенез и образование кетоновых тел. Результатом этих воздействий является увеличение концентрации глюкозы в крови. Вне печени глюкагон повышает липолиз и снижает синтез белков.

На -клетках имеются рецепторы, которые при уменьшении уровня глюкозы во внеклеточной среде усиливают секрецию глюкагона. Секретин угнетает продукцию глюкагона, а другие желудочно-кишечные гормоны стимулируют ее.

B-клетки ( -клетки) синтезируют и накапливают инсулин. Этот гормон увеличивает проницаемость клеточных мембран для глюкозы и аминокислот, а также способствует превращению глюкозы в гликоген, аминокислот в белки, а жирных кислот в триглицериды.

Синтезирующие инсулин клетки способны реагировать на изменения содержания в крови и просвете ЖКТ калоригенных молекул (глюкозы, аминокислот и жирных кислот). Из аминокислот наиболее выражена стимуляция секреции инсулина аргинином и лизином.

Поражение островков Лангерганса приводит к гибели животного из-за нехватки в организме инсулина. Только этот гормон снижает содержание глюкозы в крови.

Д-клетки (Δ-клетки) островков синтезируют панкреатический соматостатин . В поджелудочной железе он оказывает тормозящее паракринное влияние на секрецию гормонов островками Лангерганса (преобладает влияние на -клетки), а внешнесекреторным аппаратом - бикарбонатов и ферментов.

Эндокринное влияние панкреатического соматостатина проявляется торможением секреторной активности в ЖКТ, аденогипофизе, паращитовидной железе и почках.

Наряду с секрецией, панкреатический соматостатин снижает сократительную активность желчного пузыря и желчных протоков, а на всем протяжении ЖКТ - уменьшает кровообращение, моторику и всасывание.

Активность Д-клеток возрастает при высоком содержании в просвете пищеварительного тракта аминокислот (особенно лейцина и аргинина) и глюкозы, а также при увеличении концентрации в крови ХКП, гастрина, желудочного ингибирующего полипептида (ЖИП) и секретина. В то же время, норадреналин угнетает высвобождение соматостатина.

Панкреатический полипептид синтезируется F-клетками (или РР-клетками) островков. Он уменьшает объем панкреатического секрета и концентрацию в нем трипсиногена, а также тормозит выведение желчи, но стимулирует базальную секрецию желудочного сока.

Выработка панкреатического полипептида стимулируется парасимпатической нервной системой, гастрином, секретином и ХКП, а также при голодании, приеме богатого белками корма, гипогликемии и физической нагрузке.

Интенсивность выработки гормонов поджелудочной железы контролируется вегетативной нервной системой (парасимпатические нервы вызывают гипогликемию, а симпатические - гипергликемию). Однако основными факторами регуляции секреторной активности клеток в островках Лангерганса, являются концентрации питательных веществ в крови и просвете ЖКТ. Благодаря этому, своевременные реакции клеток островкового аппарата обеспечивают поддержание постоянного уровня питательных веществ в крови между приемами корма.

ЭНДОКРИННАЯ ФУНКЦИЯ ПОЛОВЫХ ЖЕЛЕЗ

После наступления половой зрелости основными источниками половых гормонов в организме животных становятся постоянные половые железы (у самцов - семенники, а у самок - яичники). У самок периодически могут появляться и временные эндокринные железы (например, плацента во время беременности).

Половые гормоны делят на мужские (андрогены) и женские (эстрогены).

Андрогены (тестостерон, андростендион, андростерон и др.) специфически стимулируют рост, развитие и функционирование органов размножения самцов, а с наступлением половой зрелости - образование и созревание мужских половых клеток.

Еще до рождения в организме плода формируются вторичные половые признаки. Это в значительной степени регулируется образующимися в семенниках андрогенами (секретируются клетками Лейдига) и фактором, секретируемым клетками Сертоли (находятся в стенке семенного канальца). Тестостерон обеспечивает дифференцировку наружных половых органов по мужскому типу, а секрет клеток Сертоли предотвращает образование матки и маточных труб.

В период полового созревания андрогены ускоряют инволюцию тимуса, а в других тканях стимулируют накопление питательных веществ, синтез белка, развитие мышечной и костной ткани, повышают физическую работоспособность и сопротивляемость организма неблагоприятным воздействиям.

Андрогены влияют на ЦНС (например, вызывают проявления полового инстинкта). Поэтому удаление половых желез (кастрация) у самцов делает их спокойными и может привести к нужным для хозяйственной деятельности изменениям. Например, кастрированные животные быстрее откармливаются, мясо их вкуснее и нежнее.

До рождения, секреция андрогенов обеспечивается совместным действием на плод ЛГ самки и хорионического гонадотропина (ХГ). После рождения, развитие семенных канальцев, спермиев и сопровождающую эти процессы выработку БАВ клетками Сертоли стимулирует собственный гонадотропин самца - ФСГ, а ЛГ вызывает секрецию тестостерона клетками Лейдига. Старение сопровождается угасанием активности половых желез, но продолжается выработка половых гормонов надпочечником.

К видовым особенностям клеток Сертоли семенников жеребца, быка и кабана относится их способность кроме тестостерона вырабатывать эстрогены, которые регулируют обмен веществ в половых клетках.

Яичники в организме половозрелой самки в соответствии со стадиями полового цикла вырабатывают эстрогены и гестагены . Основным источником эстрогенов (эстрона, эстрадиола и эстриола) являются фолликулы, а гестагенов - желтое тело.

У неполовозрелой самки эстрогены надпочечников стимулируют развитие репродуктивной системы (яйцеводов, матки и влагалища) и вторичных половых признаков (определенного телосложения, молочных желез и т.д.). После наступления половой зрелости, концентрация в крови женских половых гормонов значительно повышается за счет их интенсивной выработки яичниками. Возникающие при этом уровни эстрогенов стимулируют созревание половых клеток, синтез белков и образование мышечной ткани в большинстве внутренних органов самки, а также повышают сопротивляемость ее организма к вредным воздействиям и вызывают связанные с половыми циклами изменения в органах животного.

Высокие концентрации эстрогена вызывают рост, расширение просвета и усиление сократительной активности яйцеводов. В матке они повышают кровенаполнение, стимулируют размножение клеток эндометрия и развитие маточных желез, а также изменяют чувствительность миометрия к окситоцину.

У самок многих видов животных эстрогены вызывают ороговение клеток влагалищного эпителия перед течкой. Поэтому качество гормональной подготовки самки к спариванию и овуляции выявляют по цитологическим анализам вагинального мазка.

Эстрогены также способствуют формированию состояния «охоты» и соответствующих половых рефлексов в наиболее благоприятную для оплодотворения стадию полового цикла.

После овуляции, на месте бывшего фолликула образуется желтое тело. Вырабатываемые им гормоны (гестагены) влияют на матку, молочные железы и ЦНС. Они вместе с эстрогенами регулируют процессы зачатия, имплантации оплодотворенной яйцеклетки, вынашивания беременности, родов и лактации. Основным представителем гестагенов является прогестерон. Он стимулирует секреторную активность маточных желез и делает эндометрий способным реагировать на механические и химические воздействия разрастаниями, которые необходимы для имплантации оплодотворенной яйцеклетки и образования плаценты. Прогестерон также снижает чувствительность матки к окситоцину и расслабляет ее. Поэтому преждевременное снижение концентрации гестагенов в крови беременных самок вызывает роды до полного созревания плода.

Если беременность не наступила, то желтое тело подвергается инволюции (продукция гестагенов прекращается) и начинается новый овариальный цикл. Умеренные количества прогестерона в синергизме с гонадотропинами стимулируют овуляцию, а большие - тормозят секрецию гонадотропинов и овуляция не происходит. Небольшие количества прогестерона также необходимы для обеспечения течки и готовности к спариванию. Кроме этого, прогестерон участвует в формировании доминанты беременности (гестационной доминанты), направленной на обеспечение развития будущего потомства.

После воздействия эстрогенов, прогестерон способствует развитию железистой ткани в молочной железе, что приводит к формированию в ней секреторных долек и альвеол.

Наряду со стероидными гормонами желтое тело, эндометрий и плацента, преимущественно перед родами, продуцируют гормон релаксин . Его выработка стимулируется высокими концентрациями ЛГ и вызывает повышение эластичности лонного сочленения, расслабление связки тазовых костей, а непосредственно перед родами повышает чувствительность миометрия к окситоцину и вызывает расширению маточного зева.

Плацента возникает в несколько этапов. Сначала, в ходе дробления оплодотворенной яйцеклетки образуется трофобласт . После присоединения к нему внезародышевых кровеносных сосудов трофобласт превращается в хорион , который после плотного соединения с маткой становится сформировавшейся плацентой .

У млекопитающих плацента обеспечивает прикрепление, иммунологическую защиту и питание плода, выведение продуктов обмена, а также выработку гормонов (эндокринная функция), необходимых для нормального течения беременности.

Уже на ранних сроках беременности в местах прикрепления ворсинок хориона к матке вырабатываетсяхорионический гонадотропин . Его появление ускоряет развитие зародыша и предотвращает инволюцию желтого тела. Благодаря этому желтое тело поддерживает высокий уровень прогестерона в крови до тех пор, пока плацента сама не начнёт синтезировать его в необходимом количестве.

Вырабатываемые в организме беременных самок негипофизарные гонадотропины имеют видовые особенности, но могут влиять на репродуктивные функции и у других видов животных. Например, введение гонадотропина сыворотки крови жеребых кобыл (ГСЖК) вызывает у многих млекопитающих выделение прогестерона. Это сопровождается удлинением полового цикла и задерживает приход охоты. У коров и овец ГСЖК также вызывает одновременный выход нескольких зрелых яйцеклеток, что используется при трансплантации эмбрионов.

Плацентарные эстрогены вырабатываются плацентой большинства млекопитающих (у приматов - эстрон, эстрадиол и эстриол, а у лошади - эквилин и эквиленин ) преимущественно во второй половине беременности из дегидроэпиандростерона образующегося в надпочечниках плода.

Плацентарный прогестерон у ряда млекопитающих (приматы, хищники, грызуны) секретируются в количествах достаточных для нормального вынашивания плода даже после удаления желтых тел.

Плацентарный лактотропин (плацентарный лактогенный гормон, плацентарный пролактин, хорионический соматомаммотропин) поддерживает рост плода, а у самки увеличивает синтез белка в клетках и концентрацию СЖК в крови, стимулирует рост секреторных отделов молочных желёз и их подготовку к лактации, а также задерживает в организме ионы кальция, снижает мочевую экскрецию фосфора и калия.

По мере увеличения сроков беременности в крови самок растет уровень плацентарного кортиколиберина , который увеличивает чувствительность миометрия к окситоцину. Данный либерин практически не влияет на секрецию АКТГ. Это связано с тем, что во время беременности в крови растет содержание белка, который быстро нейтрализует кортиколиберин и он не успевает подействовать на аденогипофиз.

ТИМУС

Тимус (зобная или вилочковая железа) имеется у всех позвоночных животных. У большинства млекопитающих он состоит из двух соединенных друг с другом долей, расположенных в верхней части грудной клетки сразу за грудиной. Однако, у сумчатых животных эти доли тимуса обычно остаются отдельными органами. У пресмыкающихся и птиц железа обычно имеет вид цепочек, расположенных по обе стороны шеи.

Наибольших размеров по отношению к массе тела тимус большинства млекопитающих достигает к моменту рождения. Затем он медленно растет и в период полового созревания достигает максимальной массы. У морских свинок (и некоторых других видов животных) крупный тимус сохраняется на протяжении всей жизни, но у большинства высокоразвитых животных после полового созревания железа постепенно уменьшается (физиологическая инволюция), но полной атрофии ее не происходит.

В тимусе эпителиальные клетки продуцируют тимические гормоны влияющие эндокринным и паракринным путем на гемопоэз, а также дифференцировку и активность Т-клеток.

В тимусе на предшественники Т-лимфоцитов последовательно действуют тимопоэтин и тимозины. Они делают дифференцирующиеся в тимусе клетки чувствительными к активированному кальцием тимулину (или тимическому сывороточному фактору - ТСФ).

П р и м е ч а н и е: Возрастное снижение содержания ионов кальция в организме является причиной падения активности тимулина у старых животных.

Секреторная активность тимуса тесно связана с деятельностью гипоталамуса и других эндокринных желез (гипофиза, эпифиза, надпочечников, щитовидной железы и гонад). Гипоталамический соматостатин, удаление надпочечников и щитовидной железы снижают выработку тимических гормонов, а эпифиз и кастрация усиливают гормонопоэз в тимусе. Кортикостероиды регулируют распределение тимических гормонов между тимусом, селезенкой и лимфоузлами, а тимэктомия приводит к гипертрофии коры надпочечников.

Перечисленные примеры свидетельствуют о том, что вилочковая железа обеспечивает интеграцию нейро-эндокринной и иммунной систем в целостном макроорганизме.

ЭПИФИЗ

Эпифиз (шишковидная железа) расположена у позвоночных под кожей головы или в глубине мозга. Основными клетками эпифиза у млекопитающих являются пинеалоциты , а у более примитивных животных здесь имеются и фоторецепторы. Поэтому, наряду с эндокринной функцией эпифиз может обеспечивать ощущение степени освещенности объектов. Это позволяет глубоководным рыбам осуществлять вертикальную миграцию в зависимости от смены дня и ночи, а миногам и пресмыкающимся - оберегать себя от опасности сверху. У некоторых перелетных птиц эпифиз, вероятно, выполняет функцию навигационных приборов при перелетах.

Эпифиз земноводных уже способен вырабатывать гормон мелатонин , который уменьшение количество пигмента в клетках кожи.

Пинеалоциты непрерывно синтезируют гормон серотонин, который в темное время суток и при низкой активности симпатической нервной системы (у птиц и млекопитающих) превращается в мелатонин. Поэтому продолжительность дня и ночи, влияют на содержание этих гормонов в эпифизе. Возникающие при этом ритмические изменения их концентрации в шишковидной железе определяют у животных суточный (циркадианный) биологический ритм (например, периодичность сна и колебания температуры тела), а также влияет на формирование таких сезонных реакций как зимняя спячка, миграция, линька и размножение.

Увеличение содержания мелатонина в эпифизе оказывает снотворный, анальгезирующий и седативный эффекты, а также тормозит половое созревание молодняка. Поэтому после удаления эпифиза у цыплят быстрее наступает половое созревание, у самцов млекопитающих - гипертрофируются семенники и усиливается созревание спермиев, а у самок - удлиняется период жизни желтых тел и увеличивается матка.

Мелатонин снижает секрецию ЛГ, ФСГ, пролактина и окситоцина. Поэтому низкий уровень мелатонина в светлое время суток способствует усилению молокообразования и высокой половой активности животных в те времена года, когда ночи наиболее короткие (весной и летом). Мелатонин также нейтрализует повреждающее действие стрессоров и является естественным антиоксидантом.

У млекопитающих серотонин и мелатонин выполняют свои функции в основном в эпифизе, а дистантными гормонами железы, вероятно, являются полипептиды. Значительная их часть наряду с кровью, секретируется в спинномозговую жидкость и через нее поступает в различные отделы ЦНС. Это оказывает преимущественно тормозное влияние на поведение животного и другие функции мозга.

В эпифизе уже обнаружено около 40 секретирующихся в кровь и спиномозговую жидкость биологически активных пептидов. Из них наиболее изучены антигипоталамические факторы и адреногломерулотропин.

Антигипоталамические факторы обеспечивают связь эпифиза с гипоталамо-гипофизарной системой. К ним, например, относятся аргинин-вазотоцин (регулирует секрецию пролактина) иантигонадотропин (ослабляет секрецию ЛГ).

Адреногломерулотропин стимулируя выработку альдостерона надпочечником, влияет на водно-солевой обмен.

Таким образом, основной функцией эпифиза является регуляция и координация биоритмов. Посредством контроля деятельности нервной и эндокринной систем животного, шишковидная железа обеспечивает опережающую реакцию его систем на смену времени суток и сезона.

В 19 веке молодой ученый из Германии обнаружил неоднородность тканей поджелудочной железы. Клетки, отличавшиеся от основной массы, располагались небольшими скоплениями, островками. Группы клеток в дальнейшем назвали именем патологоанатома — островки Лангерганса (ОЛ).

Их доля в общем объеме тканей составляет не более 1-2%, однако эта небольшая часть железы выполняет свою функцию, отличную от пищеварительной.

Предназначение островков Лангерганса

Основная часть клеток поджелудочной железы (ПЖ) вырабатывает ферменты, способствующие пищеварению. Функция островных скоплений другая – они синтезируют гормоны, поэтому их относят к эндокринной системе.

Таким образом, поджелудочная железа является частью двух основных систем организма – пищеварительной и эндокринной. Островки являются микроорганами, вырабатывающими 5 видов гормонов.

Большая часть панкреатических групп расположены в хвостовой части поджелудочной железы, хотя хаотичные, мозаичные вкрапления захватывает всю экзокринную ткань.

ОЛ отвечают за регулирование углеводного обмена и поддерживают работу других эндокринных органов.

Гистологическое строение

Каждый островок представляет собой самостоятельно функционирующий элемент. Вместе они составляют сложный архипелаг, который составлен из отдельных клеток и более крупных образований. Размеры их значительно различаются – от одной эндокринной клетки до зрелого, крупного островка (>100 мкм).

В панкреатических группах выстроена иерархия расположения клеток, их 5 видов, все выполняют свою роль. Каждый островок окружен соединительной тканью, имеет дольки, где находятся капилляры.

В центре расположены группы бета-клеток, по краям образований – альфа и дельта-клетки. Чем больше размер островка, тем больше в нем периферийных клеток.

Островки не имеют протоков, вырабатываемые гормоны выводятся по системе капилляров.

Разновидности клеток

Разные группы клеток продуцируют свой вид гормона, регулируя пищеварение, липидный и углеводный обмен.

1. Альфа-клетки . Эта группа ОЛ расположена по краю островков, их объем составляет 15-20% от общего размера. В них происходит синтез глюкагона – гормона, регулирующего количество глюкозы в крови.
2. Бета-клетки . Группируются в центре островков и составляют большую часть их объема, 60- 80%. Они синтезируют инсулин, около 2 мг в сутки.
3. Дельта-клетки . Отвечают за выработку соматостатина, их от 3 до 10%.
4. Эпсилон-клетки . Количество от общей массы не более 1%. Их продукт – грелин.
5. PP-клетки . Гормон панкреатический полипептид вырабатывается этой частью ОЛ. Составляют до 5% островков.

С течением жизни удельный вес эндокринной составляющей поджелудочной железы сокращается – от 6% в первые месяцы жизни до 1-2 % к 50-ти годам.

Гормональная активность

Гормональная роль поджелудочной железы велика.

Синтезированные в маленьких островках активные вещества током крови доставляются в органы и регулируют метаболизм углеводов:

1. Основной задачей инсулина является минимизация уровня сахара в крови. Он увеличивает всасывание глюкозы клеточными оболочками, ускоряет ее окисление и помогает сохранению в виде гликогена. Нарушение синтеза гормона приводит к развитию диабета 1 типа. При этом анализы крови показывают наличие антител к вета-клеткам. Сахарный диабет 2 типа развивается, если снижается чувствительность тканей к инсулину.
2. Глюкагон выполняет противоположную функцию – увеличивает уровень сахара, регулирует выработку глюкозы в печени, ускоряет расщепление липидов. Два гормона, дополняя действие друг друга, гармонируют содержание глюкозы – вещества, обеспечивающего жизнедеятельность организма на клеточном уровне.
3. Соматостатин замедляет действие многих гормонов. При этом происходит снижение скорости всасывания сахара из пищи, уменьшение синтеза пищеварительных ферментов, снижение количества глюкагона.
4. Панкреатический полипептид снижает количество ферментов, замедляет выброс желчи и билирубина. Считается, что он останавливает расход пищеварительных ферментов, сохраняя их до очередного приема пищи.
5. Грелин считается гормоном голода или сытости. Его выработка дает сигнал организму о чувстве голода.

Количество вырабатываемых гормонов зависит от полученной с пищей глюкозы и скорости ее окисления. При увеличении ее количества выработка инсулина увеличивается. Синтез запускается при концентрации 5,5 ммоль/л в плазме крови.

Спровоцировать выработку инсулина может не только прием пищи. У здорового человека максимальная концентрация отмечается в период сильных физических напряжений, стрессов.

Эндокринная часть ПЖ вырабатывает гормоны, которые оказывают решающее влияние на весь организм. Патологические изменения ОЛ способны нарушить работу всех органов.

Видео о задачах инсулина в организме человека:

Поражение эндокринной части поджелудочной железы и ее лечение

Причиной поражения ОЛ могут быть генетическая предрасположенность, инфекции и отравления, воспалительные заболевания, иммунные проблемы.

В результате происходит прекращение или значительное снижение выработки гормонов разными клетками островков.

В результате этого могут развиться:

1. СД 1 типа. Характеризуется отсутствием или дефицитом инсулина.
2. СД 2 типа. Определяется неспособностью организма воспользоваться выработанным гормоном.
3. Гестационный диабет развивается во время беременности.
4. Другие типы сахарного диабета (MODY).
5. Нейроэндокринные опухоли.

Основные принципы лечения сахарного диабета 1 типа заключаются во введение в организм инсулина, выработка которого нарушена или снижена. Применяют два вида инсулинов – быстрый и длительного действия. Последний вид имитирует выработку гормона ПЖ.

СД 2 типа требует строгого соблюдения диеты, умеренных физических упражнений и приема препаратов, способствующих сжиганию сахара.

Во всем мире наблюдается рост заболеваемости диабетом, его уже называют чумой 21 века. Поэтому медицинские исследовательские центры ищут способы борьбы с заболеваниями островков Лангерганса.

Процессы в поджелудочной железе развиваются быстро и приводят к отмиранию островков, которые должны синтезировать гормоны.

В последние годы стало известно:

• стволовые клетки, пересаженные на ткань ПЖ, хорошо приживаются и способны в дальнейшем продуцировать гормон, так как начинают работать как бета-клетки;
• ОЛ вырабатывают больше гормонов, если удалить часть железистой ткани ПЖ.

Это позволяет пациентам отказаться от постоянного приема лекарственных средств, строгой диеты и вернуть нормальный образ жизни. Проблемой остается иммунная система, которая может отторгнуть подсаженные клетки.

Еще одним возможным способом лечения рассматривается пересадка от донора части островковой ткани. Этот способ заменяет установку искусственной ПЖ или ее полную пересадку от донора. При этом удается остановить прогрессирование заболевания и нормализовать глюкозу в крови.

Проведены успешные операции, после которых у больных с диабетом 1 типа отпала необходимость во введении инсулина. Орган восстановил популяцию бета-клеток, синтез собственного инсулина возобновился. После операции была проведена иммуносупрессивная терапия, чтобы не допустить отторжения.

Видео-материал о функциях глюкозы и заболевании диабетом:

Медицинские институты работают над изучением возможности пересадки поджелудочной железы от свиньи. Первые средства для лечения сахарного диабета как раз использовали части поджелудочной железы свиней.

Ученые сходятся на том, что необходимы исследования особенностей строения и работы островков Лангерганса из-за большого количества важных функций, которые выполняют синтезируемые в них гормоны.

Постоянный прием искусственных гормонов не помогает победить болезнь и ухудшает качество жизни пациента. Поражение этой маленькой части ПЖ вызывает глубокие нарушения работы всего организма, поэтому исследования продолжаются.

Поджелудочная железа считается одним из жизненно важных органов. Она не только активно участвует в процессе переваривания пищи, но и имеет эндокринные функции. Внутренняя секреция осуществляется благодаря специальным клеткам, расположенным в хвосте данного анатомического образования. Место, в котором вырабатываются гормоны поджелудочной железы, называется островок Лангерганса. Это анатомическое образование имеет огромное функциональное значение. Благодаря ему обеспечивается углеводный обмен.

Что такое островок Лангерганса: предназначение

Эндокринные клетки расположены по всему организму. Одним из мест их скопления является поджелудочная железа. Островки Лангерганса локализованы в хвостовой части органа. Они представляют собой клеточные скопления, вырабатывающие биологически активные вещества - гормоны. Значение островков Лангерганса огромное. Оно заключается в продукции нормального количества гормонов, необходимых для обменных процессов. Островки Лангерганса поджелудочной железы имеют следующие функции:

1. Контроль гликемии.
2. Регуляция активности ферментов.
3. Участие в жировом обмене.

Благодаря нормальной работе островкового аппарата не развиваются такие состояния, как сахарный диабет и гипогликемия. Повреждение клеток возникает при острых и хронических воспалениях - панкреатитах.

Гистологическое строение островков

Островок Лангерганса был открыт в 19 веке. Он представляет собой сосредоточение эндокринных элементов. У детей эти образования занимают около 6 % от общей площади органа. К взрослому возрасту эндокринная часть уменьшается и составляет всего 2 %. В паренхиме хвоста находится около миллиона островков Лангерганса. Они имеют собственное обильное кровоснабжение и иннервацию. Каждый островок состоит из долек, которые покрывает соединительная ткань. Кроме того, она находится и снаружи эндокринных образований. Клетки внутри островков расположены в виде мозаики. Активность эндокринных скоплений обеспечивают блуждающий и симпатический нервы. В центре дольки располагаются инсулярные клетки. Они снижают уровень глюкозы в крови. В периферической части долек находятся альфа- и дельта-клетки. Первые вырабатывают контринсулярный гормон - глюкагон. Вторые необходимы для регуляции эндокринной и экзокринной активности.

Какие существуют клетки островков Лангерганса?

В островках Лангерганса вырабатывается несколько видов клеток. Все они участвуют в выделении биологически активных веществ - пептидов и гормонов. Большая часть островков Лангерганса представлена бета-клетками. Они располагаются в центре каждой дольки. Эти клетки очень важны, так как они вырабатывают инсулин.

Вторыми по значимости считаются альфа-клетки поджелудочной железы. Они занимают четверть площади островка. Альфа-клетки необходимы для продуцирования глюкагона. Этот гормон является антагонистом инсулина.

В периферийной части островков Лангерганса вырабатываются РР- и дельта-клетки. Количество первых составляет около 1/20 части. Функция данных образований - выработка полипептида поджелудочной железы. Дельта-клетки необходимы, чтобы продуцировать соматостатин. Данное вещество участвует в регуляции обмена углеводов.

Островковые клетки сложно поддаются регенеративным процессам. Поэтому при повреждении этих структур восстановить их функцию часто невозможно.

Гормональная активность островков Лангерганса

Несмотря на то, что островок Лангерганса имеет небольшой размер и занимает лишь малую часть поджелудочной железы, значение этого фрагмента велико. В нём происходит образование важнейших гормонов, участвующих в обменных процессах. Островки Лангерганса вырабатывают инсулин, глюкагон, соматостатин и панкреатический полипептид.

Первые 2 гормона необходимы для жизнедеятельности. Инсулин запускает процесс распада на глюкозы на более мелкие молекулярные соединения. В результате уровень сахара в крови снижается. Помимо этого инсулин участвует в обмене жиров. Благодаря действиям этого гормона в печени и мышечной ткани накапливается гликоген. Инсулин оказывает анаболический эффект на общий обмен веществ, то есть ускоряет все процессы.

Обратным действием обладает глюкагон. Этот гормон вырабатывается в меньшем количестве по сравнению с инсулином. Он участвует в глюконеогенезе. Сахар необходим в организме, так как является источником энергии.

Соматостатин регулирует выработку пищеварительных ферментов и гормонов. Под воздействием этого вещества снижается выработка глюкагона и инсулина. РР-клеток в островках Лангерганса очень мало, однако панкреатический полипептид для организма необходим. Он участвует в регуляции секреции пищеварительных желез (печени, желудка). При недостаточности гормональной активности развиваются тяжелые заболевания.

Поражение эндокринной части поджелудочной железы

Нарушение деятельности островковых клеток может произойти по разным причинам. Зачастую недостаточность этих структур относится к врожденным аномалиям (генетическим патологиям). Приобретённое поражение островков Лангерганса развивается вследствие вирусных и бактериальных инфекций, хронической алкогольной интоксикации, неврологических заболеваний.

Недостаточность инсулина приводит к сахарному диабету 1-го типа. Эта болезнь возникает в детском и молодом возрасте. Повышение глюкозы в крови приводит к поражению сосудов и нервов. При дефиците других островковых клеток развивается гипогликемическое состояние, повышенная продукция пищеварительных соков. Усиленная выработка гормонов возникает при доброкачественных опухолях хвоста поджелудочной железы.

Пересадка островков Лангерганса

Методом лечения сахарного диабета является заместительная терапия инсулином. В последние годы разрабатываются альтернативные способы. К ним относятся внедрение искусственной поджелудочной железы и пересадка островковых клеток. На практике оказалось, что гормонпродуцирующие структуры приживаются в новом организме. При этом углеводный обмен может полностью восстановиться. Пересадка островков Лангерганса еще не получила широкого применения в практике.

Панкреатические островки, также называемые островками Лангерганса, – это крошечные скопления клеток, диффузно рассеянные по всей поджелудочной железе. Поджелудочная железа – это орган, имеющий продольную форму длиною 15-20 см, который располагается позади нижней части желудка.

Панкреатические островки содержат несколько видов клеток, включая бета-клетки, которые вырабатывают гормон инсулин. Поджелудочная железа также создает ферменты, помогающие организму переваривать и усваивать еду.

Панкреатические островки содержат несколько видов клеток, включая бета-клетки, которые вырабатывают гормон инсулин.

Когда уровень глюкозы крови повышается после принятия пищи, поджелудочная железа отвечает на это высвобождением в кровоток инсулина. Инсулин помогает клеткам по всему организму поглощать глюкозу из крови и использовать ее для выработки энергии.

Сахарный диабет развивается, когда поджелудочная железа не вырабатывает достаточного количества инсулина, клетки организма не используют этот гормон с достаточной эффективностью или по обеим причинам. В результате глюкоза накапливается в крови, а не поглощается из нее клетками организма.

При диабете 1 типа бета-клетки поджелудочной железы прекращают выработку инсулита, так как иммунная система организма атакует их и уничтожает. Иммунная система защищает людей от инфекций, выявляя и разрушая бактерии, вирусы и другие потенциально вредные чужеродные вещества. Люди, имеющие диабет 1 типа, должны ежедневно принимать инсулин в течение всей жизни.

Сахарный диабет 2 типа обычно начинается с состояния, называемого инсулинорезистентностью, при котором организму не удается эффективно использовать инсулин. Со временем выработка этого гормона также сокращается, поэтому многим пациентам с диабетом 2 типа в конечном итоге приходиться принимать инсулин.

Что такое пересадка островков поджелудочной железы?

Существует два вида трансплантации (пересадки) панкреатических островков:

• Аллотрансплантация.
• Аутотрансплантация.

Аллотрансплантация островков Лангерганса – это процедура, во время которой островки из поджелудочной железы умершего донора очищают, обрабатывают и пересаживают другому человеку. В настоящее время аллотрансплантация панкреатических островков считается экспериментальной процедурой, так как технология их пересадки еще недостаточно успешна.

Для каждой аллотрансплантации панкреатических островков ученые используют специализированные ферменты, с помощью которых удаляют их из поджелудочной железы умершего донора. Затем островки очищают и подсчитывают в лаборатории.

Обычно реципиенты получают две инфузии, в каждой из которых содержится 400 000 – 500 000 островков. После имплантации бета-клетки этих островков начинают вырабатывать и выделять инсулин.

Аллотрансплантация островков Лангерганса проводится пациентам с диабетом 1 типа, у которых плохо контролируются уровни глюкозы в крови. Цель пересадки состоит в том, чтобы помочь этим больным достичь относительно нормальных показателей глюкозы крови с ежедневными инъекциями инсулина или без них.

Cнизить или устранить риск неосознанной гипогликемии (опасное состояние, при котором пациент не чувствует симптомов гипогликемии). Когда человек ощущает приближение гипогликемии, он может предпринять меры, чтобы поднять уровень глюкозы в крови до нормальных для него значений.

Аллотрансплантация панкреатических островков проводится только в больницах, получивших разрешение на клинические испытания этого метода лечения. Пересадки часто проводятся радиологами – врачами, которые специализируются на медицинской визуализации. Радиолог использует рентген и ультразвук, чтобы направлять введение гибкого катетера через небольшой разрез в верхней части брюшной стенки в портальную вену печени.

Портальная вена – это крупный кровеносный сосуд, несущий кровь в печень. Островки медленно вводят в печень через катетер, установленный в портальной вене. Как правило, эта процедура проводится под местной или общей анестезией.

Пациенты часто нуждаются две или больше трансплантации, чтобы получить количество функционирующих островков, достаточное для снижения или устранения потребности во введении инсулина.

Аллотрансплантация панкреатических островков. При аутотрансплантации островки экстрагируют из собственной поджелудочной железы пациента.

Аутотрансплантация панкреатических островков проводится после тотальной панкреатэктомии – хирургического удаления всей поджелудочной железы – у пациентов с тяжелым хроническим или длительно протекающим панкреатитом, который не поддается другим методам лечения. Эта процедура не считается экспериментальной. Аутотрансплантация островков Лангенрганса не проводится у пациентов с диабетом 1 типа.

Процедура проходит в больнице под общей анестезией. Сперва хирург удаляет поджелудочную железу, из которой потом экстрагируют панкреатические островки. В течение часа очищенные островки вводят через катетер в печень больного. Цель такой пересадки – обеспечить организм достаточным для выработки инсулина количеством островков Лангерганса.

Что происходит после трансплантации островков поджелудочной железы?

Островки Лангерганса начинают высвобождать инсулин вскоре после трансплантации. Тем не менее, полноценное их функционирование и рост новых кровеносных сосудов требуют времени.

Реципиентам до начала полноценной работы пересаженных островков приходиться продолжать инъекции инсулина. Они также могут принимать до и после трансплантации специальные препараты, способствующие успешному приживлению и длительному функционированию островков Лангерганса.

Тем не менее, аутоиммунный ответ, уничтоживший собственные бета-клетки пациента, может снова атаковать пересаженные островки. Хотя традиционным местом для инфузии донорских островков является печень, ученые проводят исследования альтернативных мест, включая мышечные ткани и другие органы.

Каковы преимущества и недостатки аллотрансплантации панкреатических островков?

Преимущества аллотрансплантации островков Лангерганса включают улучшение контроля глюкозы крови, снижение или устранение потребности в инъекциях инсулина для лечения диабета, предотвращение гипогликемии. Альтернативой трансплантации панкреатических островков является пересадка всей поджелудочной железы, которая чаще всего проводится вместе с пересадкой почки.

Преимущества трансплантации всей поджелудочной железы – меньшая зависимость от инсулина и более длительное функционирование органа. Основной недостаток пересадки поджелудочной железы состоит в том, что это очень сложная операция с высоким риском развития осложнений и даже смерти.

Аллотрансплантация панкреатических островков может также помочь избежать неосознанной гипогликемии. Научные исследования показали, что даже частично функционирующие после пересадки островки могут предотвратить это опасное состояние.

Улучшение контроля над уровнем глюкозы в крови с помощью аллотрансполантации островков также может замедлить или предотвратить прогрессирование вызванных диабетом проблем, таких как заболевания сердца и почек, поражения нервов и глаз. Длятся исследования по изучению этой возможности.

Недостатки аллотрансплантации панкреатических островков включают риски, связанные с самой процедурой – в частности, кровотечения или тромбозы. Пересаженные островки могут частично или полностью прекратить свое функционирование. Другие риски связаны с побочными эффектами иммуносупрессивных препаратов, которые вынуждены принимать пациенты для того, чтобы остановить отторжение иммунной системой пересаженных островков.

Если у пациента уже есть пересаженная почка и он уже принимает иммуносупрессивные препараты, дополнительными рисками являются только инфузия островков и побочные эффекты иммуносупрессивных препаратов, которые вводятся во время аллотрансплантации. Эти лекарственные средства не нужны при аутотрансплантации, так как вводимые клетки берутся из собственного организма пациента.

Какова эффективность трансплантации островков Лангерганса?

С 1999 по 2009 год в США было проведено аллотрансплантацию островков поджелудочной железы 571 пациенту. В некоторых случаях эта процедура проводилась в сочетании с пересадкой почки. Большая часть пациентов получили одну или две инфузии островков. В конце десятилетия среднее количество островков, получаемых во время одной инфузии, составляло 463 000.

Согласно статистическим данным, в течение года после трансплантации около 60% реципиентов получили независимость от инсулина, под чем подразумевается прекращение инъекций инсулина длительностью, как минимум, 14 дней.

На конец второго года после пересадки прекратить инъекции, как минимум, на 14 дней могли 50% реципиентов. Тем не менее, долгосрочную независимость т инсулина поддерживать трудно, и в конечном итоге большинство из пациентов были вынуждены снова принимать инсулин.

Были определены факторы, связанные с лучшими результатами аллотрансплантации:

• Возраст – 35 лет и старше.
• Более низкие уровни триглицеридов в крови перед трансплантацией.
• Более низкие дозы инсулина перед трансплантацией.

Тем не менее, научные данные свидетельствуют о том, что даже частично функционирующие пересаженные островки Лангерганса могут улучшить контроль над уровнем глюкозы в крови и снизить дозы вводимого инсулина.

В чем состоит роль иммуносупрессантов?

Иммуносупрессивные препараты необходимы для предотвращения отторжения – распространенной проблемы при любой трансплантации.

Ученые добились многих успехов в области трансплантации островков Лангерганса в течение послезних лет. В 2000 году канадские ученые опубликовали свой протокол трансплантации (Эдмонтонский протокол), который был адаптирован медицинскими и исследовательскими центрами всего мира и продолжает совершенствоваться.

Эдмонтонский протокол вводит использование новой комбинации иммуносупрессивных препаратов, включая даклизумаб, сиролимус и такролимус. Ученые продолжают развивать и изучать модификации этого протокола, включая улучшенные схемы лечения, которые способствуют увеличению успеха трансплантации. Эти схемы в различных центрах могут быть разными.

Примеры других иммуносупрессантов, используемых при трансплантации островков Лангерганса, включают антитимоцитарный глобулин, белатацепт, этанерцепт, алемтузумаб, базаликсимаб, эверолимус и мофетил микофенолата. Ученые также исследуют препараты, не принадлежащие к группе иммуносупрессантов, – например, экзенатид и ситаглиптин.

Иммуносупрессивные препараты имеют серьезные побочные эффекты, а их долгосрочное влияние до сих пор полностью не изучены. Немедленные побочные эффекты включают язвы в ротовой полости и проблемы в пищеварительном тракте (например, расстройство желудка и диарея). У пациентов могут также развиваться:

• Повышение уровней холестерина крови.
• Повышение артериального давления.
• Анемия (снижение количества эритроцитов и гемоглобина крови).
• Усталость.
• Снижение количества лейкоцитов в крови.
• Ухудшение функции почек.
• Повышенная восприимчивость к бактериальным и вирусным инфекциям.

Прием иммуносупрессантов также повышает риск развития некоторых видов опухолей и рака.

Ученые продолжают искать пути достижения толерантности иммунной системы к пересаженным островкам, при которой иммунитет не распознает их в качестве чужеродных.

Иммунная толерантность позволила бы поддерживать функционирование пересаженных островков без приема иммуносупрессивных препаратов. Например, один из методов заключается в трансплантации островков, инкапсулированных в специальное покрытие, которое может помочь предотвратить реакцию отторжения.

Какие препятствия стоят перед аллотрансплантацией панкреатических островков?

Нехватка подходящих доноров – главное препятствие для широкого применения аллотрансплантации островков Лангерганса. Кроме этого, не все донорские поджелудочные железы подходят для экстрагирования островков, так как они не отвечают всем критериям отбора.

Нужно учитывать также и то, что во время подготовки островков к пересадки они часто повреждаются. Поэтому каждый год проводиться очень мало трансплантаций.

Ученые изучают различные методы решения этой проблемы. Например, используют только часть поджелудочной железы от живого донора, применяют панкреатические островки свиней.

Ученые пересаживали островки свиней другим животным, включая обезьян, инкапсулируя их в специальное покрытие или применяя препараты для профилактики отторжения. Другой подход состоит в создании островков из клеток других типов – например, из стволовых клеток.

Кроме этого, широкому распространению аллотрансплантации островков препятствуют финансовые барьеры. Например, в США технология трансплантации считается экспериментальной, поэтому ее финансируют из исследовательских фондов, так как страховки не покрывают подобные методы.

Питание и диета

Человек, которому провели трансплантацию панкреатических островков, должен соблюдать диету, разработанную врачами и диетологами. Иммуносупрессивные препараты, принимаемые после пересадки, могут стать причиной увеличения веса. Здоровое питание важно для контроля над массой тела, артериальным давлением, холестерином крови и уровнями глюкозы в крови.

Дорогие посетители сайта Фармамир. Статья не является медицинским советом и не может служить заменой консультации с врачом.

Оглавление темы "Гормон околощитовидных желез. Гормоны эпифиза. Гормоны поджелудочной железы. Гормоны половых желез. Гормоны тимуса.":
1. Околощитовидные железы. Паратирин. Паратгормон. Кальцитриол. Регуляторные функции гормона околощитовидных желез.
2. Эпифиз. Мелатонин. Гормоны эпифиза. Регуляторные функции гормонов эпифиза.
3. Гормоны поджелудочной железы. Островки Лангерганса. Соматостатин. Амилин. Регуляторные функции гормонов поджелудочной железы.
4. Инсулин. Физиологические эффекты инсулина. Схема транспорта глюкозы через клеточные мембраны. Основные эффекты инсулина.
5. Глюкагон. Физиологические эффекты глюкагона. Основные эффекты глюкагона.
6. Половые железы. Гормоны половых желез. Регуляторные функции гормонов половых желез.
7. Андрогены. Ингибин. Эстрогены. Тестостерон. Лютропин. Фоллитропин. Гормоны семенников и их эффекты в организме.
8. Женские половые гормоны. Гормоны яичников и их эффекты в организме. Эстрогены. Эстрадиол. Эстрон. Эстриол. Прогестерон.
9. Гормоны плаценты. Эстриол. Прогестерон. Хорионический гонадотропин.
10. Гормоны тимуса. Тимозин. Тимопоэтин. Тимулин. Регуляторные функции гормонов тимуса.

Гормоны поджелудочной железы. Островки Лангерганса. Соматостатин. Амилин. Регуляторные функции гормонов поджелудочной железы.

Эндокринную функцию в поджелудочной желез е выполняют скопления клеток эпителиального происхождения, получившие название островков Лангерганса и составляющие всего 1 -2 % массы поджелудочной железы - экзокринного органа, образующего панкреатический пищеварительный сок. Количество островков в железе взрослого человека очень велико и составляет от 200 тысяч до полутора миллионов.

В островках различают несколько типов клеток, продуцирующих гормоны: альфа-клетки образуют глюкагон , бета-клетки - инсулин , дельта-клетки - соматостатин , джи-клетки - гастрин и РР- или F-клетки - панкреатический полипептид . Помимо инсулина в бета-клетках синтезируется гормон амилин , обладающий противоположными инсулину эффектами. Кровоснабжение островков более интенсивно, чем основной паренхимы железы. Иннервация осуществляется постганлионарными симпатическими и парасимпатическими нервами, причем среди клеток островков расположены нервные клетки, образующие нейроинсулярные комплексы.

Рис. 6.21. Функциональная организация островков Лангерганса как «мини-органа». Сплошные стрелки - стимуляция, пунктирные - подавление гормональных секретов. Ведущий регулятор - глюкоза - при участии кальция стимулирует секрецию инсулина р-клетками и, напротив, тормозит секрецию глюкагона альфа-клетками. Всасывающиеся в желудке и кишечнике аминокислоты являются стимуляторами функции всех клеточных элементов «мини-органа». Ведущий «внутриорганный» ингибитор секреции инсулина и глюкагона - соматостатин, активация его секреции происходит под влиянием всасывающихся в кишечнике аминокислот и гастроинтестинальных гормонов при участии ионов Са2+. Глюкагон является стимулятором секреции как соматостатина, так и инсулина.

Инсулин синтезируется в эндоплазматическом ретикулуме бета-клеток вначале в виде пре-проинсулина, затем от него отщепляется 23-аминокис-лотная цепь и остающаяся молекула носит название проинсулина. В комплексе Гольджи проинсулин упаковывается в гранулы, в них осуществляется расщепление проинсулина на инсулин и соединительный пептид (С-пептид). В гранулах инсулин депонируется в виде полимера и частично в комплексе с цинком. Количество депонированного в гранулах инсулина почти в 10 раз превышает суточную потребность в гормоне. Секреция инсулина происходит путем экзоцитоза гранул, при этом в кровь поступает эквимолярное количество инсулина и С-пептида. Определение содержания последнего в крови является важным диагностическим тестом оценки секреторной способности (3-клеток.

Секреция инсулина является кальцийзависимым процессом. Под влиянием стимула - повышенного уровня глюкозы в крови - мембрана бета-клеток деполяризуется, ионы кальция входят в клетки, что запускает процесс сокращения внутриклеточной микротубулярной системы и перемещение гранул к плазматической мембране с последующим их экзоцитозом.

Секреторная функция разных клеток островков взаимосвязана, зависит от эффектов образуемых ими гормонов, в связи с чем островки рассматриваются как своеобразный «мини-орган» (рис. 6.21). Выделяют два вида секреции инсулина : базальную и стимулированную. Базальная секреция инсулина осуществляется постоянно, даже при голодании и уровне глюкозы крови ниже 4 ммоль/л.

Стимулированная секреция инсулина представляет собой ответ бета-клеток островков на повышенный уровень D-глюкозы в притекающей к бета-клеткам крови. Под влиянием глюкозы активируется энергетический рецептор бета-клеток, что увеличивает транспорт в клетку ионов кальция, активирует аденилатциклазу и пул (фонд) цАМФ. Через эти посредники глюкоза стимулирует выброс инсулина в кровь из специфических секреторных гранул. Усиливает ответ бета-клеток на действие глюкозы гормон двенадцатиперстной кишки - желудочный ингибиторный пептид (ЖИП). В регуляции секреции инсулина определенную роль играет и вегетативная нервная система. Блуждающий нерв и ацетилхолин стимулируют секрецию инсулина, а симпатические нервы и норадреналин через альфа-адренорецепторы подавляют секрецию инсулина и стимулируют выброс глюкагона.

Специфическим ингибитором продукции инсулина является гормон дельта-клеток островков - соматостатин . Этот гормон образуется и в кишечнике, где тормозит всасывание глюкозы и тем самым уменьшает ответную реакцию бета-клеток на глюкозный стимул. Образование в поджелудочной железе и кишечнике пептидов, аналогичных мосговым, например сомато-статина, подтверждает существование в организме единой APUD-системы. Секреция глюкагона стимулируется снижением уровня глюкозы в крови, гормонами желудочно-кишечного тракта (ЖИП гастрин, секретин, холе-цистокинин-панкреозимин) и при уменьшении в крови ионов Са2+. Подавляют секрецию глюкагона инсулин, соматостатин, глюкоза крови и Са2+. В эндокринных клетках кишечника образуется глюкагоноподобный пептид-1, стимулирующий всасывание глюкозы и секрецию инсулина после приема пищи. Клетки желудочно-кишечного тракта, продуцирующие гормоны, являются своеобразными «приборами раннего оповещения» клеток панкреатических островков о поступлении пищевых веществ в организм, требующих для утилизации и распределения участия панкреатических гормонов. Эта функциональная взаимосвязь нашла отражение в термине «гастро-энтеро-панкреатическая система ».