Fiziologija endokrinog pankreasa

 

 

Funkcionalna organizacija

Pankreas se u abdomenu nalazi retroperitonealno, ispod i dorzalno u odnosu na želudac. Složena je žlijezda koja ima egzokrinu i endokrinu funkciju. Egzokrini dio luči pankreasni sok. Endokrini pankreas je manji dio pankreasa, a grade ga endokrine stanice: alfa, beta i delta, grupisane u Langerhansove otočiće. Oni su dobro prokrvljeni i inervirani simpatičkim i parasimpatičkim vlaknima. Iz endokrinog pankreasa se luči najmanje 5 hormona i parakrinih produkata ali su najvažniji:

• glukagon (alfa stanice)
• inzulin (beta stanice) i
• somatostatin (delta stanice)

Postoji mali broj PP stanica koje luče pankreasni polipeptid. Hormoni se luče direktno u kapilare. Postoji mogućnost da jedan hormon direktno kontroliše lučenje drugog zbog blizine različitih vrsta stanica.

INZULIN

luče beta stanice pankreasa. To je mali protein, sastavljen iz dva lanca aminokiselina, A i B, povezanih disulfidnim vezama.

Sinteza hormona Sinteza inzulina u beta stanicama počinje stvaranjem inzulinskog preprohormona iz kojeg u endoplazmatskom retikulumu nastaje prohormon, proinzulin koji se u Golgijevom aparatu najveći dio proinzulina se razgrañuje i stvara se inzulin. Nakon toga se „pakuje“ u sekrecijska zrnca iz koji se oslobaña na podražaj. Inzulin se luči kada se koncentracija glukoze u krvi poveća i kada se koncentracija jona Ca u citoplazmi poveća

Transport hormona Inzulin se u plazmi prenosi slobodan kao i drugi peptidni hormoni. Poluvrijeme života je oko 6 minuta. Odstranjuje se relativno brzo vezanjem s receptorima u ciljnom tkivu i razgradnjom uglavnom u jetri. Razgrañuje se i u bubrezima i manjim dijelom u ostalim tkivima.

Mehanizam djelovanja Inzulin djeluje na ciljne stanice tako što se veže za receptor u staničnoj membrani. Nakon vezivanja inzulina receptor koji je povezan sa enzimom se aktivira. Receptor je tetramer grañen od dvije alfa podjedinice koje su smještene prema izvanstaničnoj tekućini i na koji se veže inzulin. Dvije beta podjedinice kroz membranu „ulaze“ u citoplazmu. Alfa i beta podjedinice su vezane disulfidnim vezama. Kada se inzulin veže za alfa podjedinice na vanjskoj strani receptora, dolazi do aktivacije enzima na unutarstaničnoj strani. Beta podjedinica se autofosoforila i aktivira lokalni enzim protein-kinazu koja uzrokuje aktivaciju unutarstaničnih enzima. Receptori za inzulin su posebno zastupljeni na mišićnim, masnim i jetrenim stanica. Nema ih u mozgu, stanicama retine i zametnom epitelu gonada jer za ulazak glukoze u stanicu oni ne trebaju inzulin.

Fiziološko djelovanje inzulina:

Inzulin ima brojne metaboličke učinke jer djeluje na stanične enzimske sisteme. Neki se efekti uočavaju brzo nakon vezivanja na receptor jer inzulin povećava propusnost stanične membrane

• za glukozu stanica koje imaju receptore za inzulin i
• za aminokiseline i jone kalija i fosfata

Sporiji efekti se uočavaju nakon desetak minuta i nastaju zbog promjene fosforilacije enzima. Još kasnije, nakon više sati ili dana nastaju efekti zbog promjene translacije RNA i sinteze proteina u citolpazmi, odnosno transkripcije DNA u jezgri. Inzulin se luči nakon jela kada se koncentracija glukoze i aminokiselina u krvi poveća. Normalna koncentracija glukoze u krvi je od 4,2-6,2 mmol/L. Inzulin stimulira odlaganje viška hranjivih materija i smanjuje iskorištavanje već pohranjenih zaliha. Pohranjene hranjive materije se koriste u intervalima između obroka i tokom noći. Stimulacijom sinteze glikogena, proteina i masti inzulin potiče rast i diferencijaciju stanica. Inzulin ima djelovanje suprotno glukagonu.

Djelovanje na metabolizam ugljičnih hidrata Inzulin djeluje na metabolizam ugljičnih hidrata tako što smanjuje koncentraciju glukoze u krvi zbog njenog brzog ulaska u stanice jetre, mišića i masnog tkiva, njeno odlaganje i iskorištavanje. Inzulin ne djeluje na unos i iskorištavanje glukoze u mozgu. Moždane su stanice propusne za glukozu i mogu je iskorištavati i bez posredovanja inzulina ako je koncentracija glukoze dovoljno visoka.

Djelovanje na metabolizam ugljičnih hidrata u jetri Inzulin, nakon obroka, pomaže brzo odlaganje glukoze u obliku glikogena iz kojeg se glukoza u periodu između obroka prema potrebi može mobilizirati. Inzulin inhibira i proces glukoneogeneze Inzulin potiče pretvaranje viška glukoze u masne kiseline ako je količina glukoze u jetrenim stanicama veća nego što se može iskoristiti ili pohraniti kao glikogena. Masne kiseline se putem krvi prenose do masnog tkiva gdje se pohranjuju kao masti. Inzulin potiče prijenos glukoze i u stanice masnog tkiva i posredno pomaže odlaganje masti.

Djelovanje na metabolizam ugljičnih hidrata u mišićima

Mišićne stanice su u periodu mirovanja koriste masne kiseline kao energetski izvor. Stanična membrana je slabo su propusna za glukozu, ako na nju ne djeluje inzulin. Inzulin se luči nakon obroka kada se poveća koncentracija glukoze u krvi. Djeluje na brzi prijenos glukoze u mišićne stanice koje koristi glukozu kao izvor energije ako su aktivne. Ako poslije obroka mišići nisu aktivni, najveći dio glukoze se pohrani u obliku glikogena, koji kasnije može poslužiti kao izvor glukoze za energetske svrhe.

Djelovanje inzulina na metabolizam masti

Inzulin djeluje tako da „štedi“ masti jer povećava iskorištavanje glukoze u većini tkiva. Kada je unos ugljičnih hidrata hranom veći od energetskih potreba organizma inzulin pospješuje sintezu masnih kiselina u jetri odakle se krvlju prenose do masnih depoa. Inzulin inhibira ostpuštanje masnih kiselina iz masnog tkiva u krv i pospješuje ulazak glukoze u masne stanice gdje iz nje nastaje alfa-glicerofosfat koji je uključen u proces nastanka triglicerola koji se odlažu kao masti. Ako nema dovoljno inzulina ne narušava se samo metabolizam ugljičnih hidrata nego i masti. Razgradnja i iskorištavanje masti za energetske potrebe se povećava.

Djelovanje inzulina na metabolizam proteina

Inzulin pospješuje anaboličke procese i rast stanica, a spriječava razgradnju proteina. Inzulin pospješuje aktivan prijenos aminokiselina u stanice. Sintezu i pohranu proteina inzulin povećava jer pospješuje translaciju informacione RNK na ribozomima i transkripciju DNK u jezgri. Potiče rast i djeluje sinergistički sa hormonom rasta. Smanjenjem aktivnosti enzima inhibira katabolizam proteina. U jetri inzulin inhibira i glukoneogenezu.

Regulacija lučenja

Najsnažniji poticaj za sekreciju inzulina je porast koncentracije glukoze u krvi. Pored povećane koncentracije glukoze u krvi na povećano lučenje inzulina djeluju :

• povećana koncentracija aminokiselina u krvi, posebno snažno kada je koncentracija glukoze u krvi povišena
• povećana koncentracija slobodnih masnih kiselina
• hormon rasta, kortizol
• autonomni nervni sistem, parasimpatikus i Ach, simpatikus preko beta
• receptora
• želučani inhibicijski peptid, glukagon i Ach djeluju samo ako ima glukoze
• gastrin, sekreti, holesitokinin povećavaju osjetljivost inzulinske reakcije na
• porast koncentracije glukoze u krvi
• pretilost
• Na smanjenje lučenja inzulina pored smanjene koncentracije glukoze djeluju
• somatostatin i noradrenalin koji koče izlazak inzulina iz stanice
• gladovanje
• leptin

Regulacija lučenja insulina se odvija negativnom povratnom spregom koja se pokreće prije svega kada se koncentracija glukoze u krvi poveća. Natašte, prije obroka, je koncentracija glukoze u krvi od 4,2 do 6,2 mmol / L. Lučenje inzulina, bazalna sekrecija je minimalna. Porast koncentracije glukoze u krvi nakon obroka dovodi od povećanja lučenja inzulina. Prvo se luči inzulin iz zaliha u beta stanicama. Lučenje se nakon iscrpljivanja zaliha u stanicama smanjuje, ali se ponovo povećava i doseže još viši nivo za 2 – 3 sata. Dodatno lučenje inzulina je prije svega posljedica pokretanja sinteze novog inzulina Nakon normalizacije koncentracije glukoze u krvi, lučenje inzulina se normalizira tokom nekoliko narednih minuta.

GLUKAGON

luče alfa stanice Langerhansovih otoka. To je polipeptid koji se luči kada se koncentracija glukoze u krvi snizi u periodu izmežu obroka. Glukagon suprotno inzulinu povećava koncentraciju glukoze u krvi. Najizrazitiji učinak ima na stanice jetre.

Sinteza hormona Sinteza glukagona se odvija u alfa stanicama pri čemu prvo nastaje preproglukagon, koji proteolitičkom razgradnjom prelazi u proglukagon, a zatim u aktivni oblik glukagon. Glukagon se pohranjuje u gustim zrncima koja se otpuštaju egzocitozom nakon podražaja koji povećavaju intracelularnu koncentraciju jona Ca .

Transport hormona U plazmi se glukagon prenosi slobodan. Nakon djelovanja razgraje se u jetri i bubrezima.

Mehanizam djelovanja Na ciljne stanice, djeluje preko receptora na staničnoj membrani. Nakon vezivanja na receptor dolazi do aktivacije stimulacijskog G proteina koji aktivira adenil ciklazu i potiče proizvodnju cAMP koji aktivira enzim, protein kinazu putem koje se ostvaruju fiziološke učinci.

Fiziološko djelovanje glukagona Djelovanje glukagona na metabolizam ugljičnih hidrata

Glukagon djeluje u jetri na povećano stvaranja glukoze iz aminokiselina, glukoneogenezu i povećanu razgradnju glikogena, glikogenolizu nakon čega se glukoza oslobaña u krv . Glikogenoliza u jetri se dešava kaskadnom reakcijom u kojoj se nakon vezivanja glukagona na receptor na membrani jetrenih stanica aktivira enzim adenil – ciklaza koja učestvuje u stvaranju drugog glasnika, cikličnog adenozinmonofosfata, cAMP- a iz ATP-a. Nakon što cAMP aktivira regulacijsku bjelančevinu protein kinaze aktivira se protein kinaza. Ona aktivira enzime koji pospješuju razgradnju glikogena u glukozu koja se iz jetrenih stanica otpušta u krv.

Djelovanje glukagona na metabolizam masti Glukagon povećava količinu masnih kiselina koju mogu koristiti energetski sistemi u organizmu. U masnom tkivu on stimulira katabolizam masti i oslobañanje slobodnih masnih kiselina jer aktivira lipazu masnih kiselina. Takoñe onemogućava odstranjivanje slobodnih masnih kiselina iz krvi jer inhibira pohranjivanje triglicerola u jetri.

Regulacija lučenja Regulacija lučenja glukagona se odvija negativnom povratnom spregom koja se pokreće kada se koncentracija glukoze u krvi smanji. Pad koncentracije glukoze u krvi, hipoglikemija, vodi povećanom lučenju glukagona. Pojačano oslobañanje glukoze iz jetrenih stanica pod njegovim djelovanjem povećava koncentraciju glukoze i mehanizmom negativne povratne sprege koči lučenje glukagona . Pored glukoze na lučenje glukagona kao i na lučenje inzulina utiče povećana koncentracija aminokiselina u krvi koje se koriste za proizvodnju glukoze u procesu glukoneogeneze Kod porasta koncentracije glukoze u krvi raste koncentracija inzulina, a opada koncentracija glukagona. Kada se normalizira koncentracija glukoze i sekrecija oba hormona se normalizira.

Na porast koncentracije glukoze u krvi osim glukagona djeluju i adrenalin, noradreanlin, kortizol i hormon rasta.

Somatostatin

je polipetid koji se luči iz delta stanica endokrinog pankreasa u periodu kada se u krvi poveća koncentracija glukoze i aminokiselina. Somatostatin se luči i iz hipotalamusa i inhibira sekreciju hormona rasta iz adenohipofize.

Transport Transportuje se krvlju. Djelovanje mu je kratkotrajno, u cirkulaciji ostaje samo par minuta.

Fiziološko djelovanje U pankreasu inhibira sekreciju glukagona i inzulina. Djeluje dvojako, lokalno zbog blizine alfa, beta i delta stanica u Langerhansovim otočičima, ali i parakrino jer difunduje i prenosi se kroz međustaničnu tečnost do alfa i beta stanica endokrinog pankreasa te inhibira njihovu sekreciju. Somatostatin djeluje i na udaljena tkiva i inhibira različite digestivne funkcije. Smanjuje pokretljivost želuca, duodenuma i žučne kesice kao i sekreciju i apsorpciju u digestivnoj cijevi. Produžava vrijeme raspoloživosti hranjivih materija u organizmu jer produžava njihovo zadržavanje u krvi i usporava njihovo iskorištavanje nakon apsorpcije.

Regulacija sekrecije Sekreciju somatostatina potiče porast koncentracije glukoze, aminokiselina i slobodnih masnih kiselina u krvi kao i sekrecija nekih probavnih hormona nakon obroka.