Chức năng nội tiết của tuyến tụy

Tuyến tụy nằm ở thành sau của khoang bụng, sau dạ dày, ngang mức L1-L2 và kéo dài từ tá tràng đến rốn lách. Chiều dài của nó khoảng 15 cm, trọng lượng khoảng 100 g. Tuyến tụy có đầu nằm ở cung tá tràng, thân và đuôi chạm đến rốn lách và nằm sau phúc mạc. Nguồn cung cấp máu cho tuyến tụy được thực hiện bởi động mạch lách và động mạch mạc treo tràng trên. Máu tĩnh mạch đi vào tĩnh mạch lách và tĩnh mạch mạc treo tràng trên. Tuyến tụy được chi phối bởi các dây thần kinh giao cảm và phó giao cảm, các sợi tận cùng của chúng tiếp xúc với màng tế bào của các tế bào đảo tụy.

Tuyến tụy có chức năng ngoại tiết và nội tiết. Chức năng nội tiết được thực hiện bởi các đảo Langerhans, chiếm khoảng 1-3% khối lượng tuyến (từ 1 đến 1,5 triệu). Đường kính của mỗi đảo khoảng 150 µm. Một đảo chứa từ 80 đến 200 tế bào. Có một số loại tế bào, tùy thuộc vào khả năng tiết ra các hormone polypeptide của chúng. Tế bào A sản xuất glucagon, tế bào B sản xuất insulin và tế bào D sản xuất somatostatin. Một số tế bào đảo cũng đã được phát hiện, được cho là sản xuất polypeptide kẽ hoạt mạch (VIP), peptide đường tiêu hóa (GIP) và polypeptide tuyến tụy. Các tế bào B nằm ở trung tâm của đảo, và phần còn lại nằm ở ngoại vi của nó. Phần lớn khối lượng - 60% tế bào - là tế bào B, 25% - tế bào A, 10% - tế bào D và phần còn lại - 5% khối lượng.

Insulin được hình thành trong tế bào B từ tiền chất của nó, proinsulin, được tổng hợp trên ribosome của lưới nội chất hạt. Proinsulin bao gồm 3 chuỗi peptide (A, B và C). Các chuỗi A và B được kết nối bằng cầu nối disulfide, và peptide C liên kết các chuỗi A và B. Trọng lượng phân tử của proinsulin là 9.000 dalton. Proinsulin tổng hợp đi vào bộ máy Golgi, tại đây nó bị phân hủy bởi các enzyme phân giải protein thành một phân tử peptide C có trọng lượng phân tử là 3.000 dalton và một phân tử insulin có trọng lượng phân tử là 6.000 dalton. Chuỗi A của insulin bao gồm 21 gốc axit amin, chuỗi B gồm 30 và peptide C gồm 27-33. Tiền chất của proinsulin trong quá trình sinh tổng hợp của nó là preproinsulin, khác với preproinsulin ở sự hiện diện của một chuỗi peptide khác bao gồm 23 axit amin và gắn vào đầu tự do của chuỗi B. Trọng lượng phân tử của preproinsulin là 11.500 dalton. Nó nhanh chóng biến thành proinsulin trên polysome. Từ bộ máy Golgi (phức hợp phiến), insulin, C-peptide và một phần proinsulin đi vào các túi, tại đó chất trước liên kết với kẽm và được lắng đọng ở trạng thái tinh thể. Dưới tác động của các kích thích khác nhau, các túi di chuyển đến màng tế bào chất và giải phóng insulin ở dạng hòa tan vào không gian tiền mao mạch bằng quá trình tạo tế bào.

Chất kích thích mạnh nhất của quá trình tiết insulin là glucose, tương tác với các thụ thể của màng tế bào chất. Phản ứng của insulin đối với tác dụng của nó là hai pha: pha đầu tiên - nhanh - tương ứng với việc giải phóng dự trữ insulin tổng hợp (nhóm thứ nhất), pha thứ hai - chậm - đặc trưng cho tốc độ tổng hợp của nó (nhóm thứ hai). Tín hiệu từ enzyme tế bào chất - adenylate cyclase - được truyền đến hệ thống cAMP, huy động canxi từ ty thể, tham gia vào quá trình giải phóng insulin. Ngoài glucose, các axit amin (arginine, leucine), glucagon, gastrin, secretin, pancreozymin, polypeptide ức chế dạ dày, neurotensin, bombesin, thuốc sulfanilamide, chất kích thích beta-adrenergic, glucocorticoid, STH, ACTH có tác dụng kích thích giải phóng và tiết insulin. Hạ đường huyết, somatostatin, acid nicotinic, diazoxide, kích thích alpha-adrenergic, phenytoin và phenothiazin ức chế tiết và giải phóng insulin.

Insulin trong máu ở dạng tự do (insulin phản ứng miễn dịch, IRI) và liên kết với protein huyết tương. Sự phân hủy insulin xảy ra ở gan (lên đến 80%), thận và mô mỡ dưới tác động của glutathione transferase và glutathione reductase (ở gan), insulinase (ở thận), các enzyme phân giải protein (ở mô mỡ). Proinsulin và C-peptide cũng bị phân hủy ở gan, nhưng chậm hơn nhiều.

Insulin có nhiều tác dụng lên các mô phụ thuộc insulin (gan, cơ, mô mỡ). Nó không có tác dụng trực tiếp lên mô thận và thần kinh, thủy tinh thể và hồng cầu. Insulin là một hormone đồng hóa giúp tăng cường tổng hợp carbohydrate, protein, axit nucleic và chất béo. Tác dụng của nó lên quá trình chuyển hóa carbohydrate được thể hiện ở việc tăng vận chuyển glucose vào các tế bào của các mô phụ thuộc insulin, kích thích tổng hợp glycogen ở gan và ức chế quá trình tân tạo glucose và phân giải glycogen, làm giảm lượng đường trong máu. Tác dụng của insulin lên quá trình chuyển hóa protein được thể hiện ở việc kích thích vận chuyển axit amin qua màng tế bào chất của tế bào, tổng hợp protein và ức chế sự phân hủy protein. Sự tham gia của nó vào quá trình chuyển hóa chất béo được đặc trưng bởi việc đưa axit béo vào triglyceride mô mỡ, kích thích tổng hợp lipid và ức chế quá trình phân giải lipid.

Tác dụng sinh học của insulin là do khả năng liên kết với các thụ thể đặc hiệu của màng tế bào chất. Sau khi liên kết với chúng, tín hiệu được truyền qua một loại enzyme được tích hợp vào màng tế bào - adenylate cyclase - đến hệ thống cAMP, với sự tham gia của canxi và magiê, điều chỉnh quá trình tổng hợp protein và sử dụng glucose.

Nồng độ insulin cơ bản, được xác định bằng phương pháp miễn dịch phóng xạ, là 15-20 μU/ml ở những người khỏe mạnh. Sau khi uống glucose (100 g), nồng độ của nó tăng gấp 5-10 lần so với nồng độ ban đầu sau 1 giờ. Tốc độ tiết insulin khi bụng đói là 0,5-1 U/h, và sau bữa ăn tăng lên 2,5-5 U/h. Tiết insulin tăng lên do kích thích phó giao cảm và giảm xuống do kích thích giao cảm.

Glucagon là một polypeptide chuỗi đơn có trọng lượng phân tử là 3485 dalton. Nó bao gồm 29 gốc axit amin. Nó bị phân hủy trong cơ thể bởi các enzyme phân giải protein. Sự tiết glucagon được điều chỉnh bởi glucose, axit amin, hormone đường tiêu hóa và hệ thần kinh giao cảm. Nó được tăng cường bởi hạ đường huyết, arginine, hormone đường tiêu hóa, đặc biệt là pancreozymin, các yếu tố kích thích hệ thần kinh giao cảm (hoạt động thể chất, v.v.) và giảm nồng độ axit béo tự do trong máu.

Sản xuất glucagon bị ức chế bởi somatostatin, tăng đường huyết và nồng độ axit béo tự do trong máu cao. Hàm lượng glucagon trong máu tăng lên với bệnh tiểu đường mất bù và u glucagon. Thời gian bán hủy của glucagon là 10 phút. Nó bị bất hoạt chủ yếu ở gan và thận bằng cách phân chia thành các mảnh không hoạt động dưới tác động của các enzyme carboxypeptidase, trypsin, chymotrypsin, v.v.

Cơ chế chính của hoạt động glucagon được đặc trưng bởi sự gia tăng sản xuất glucose của gan bằng cách kích thích sự phân hủy của nó và kích hoạt quá trình tân tạo glucose. Glucagon liên kết với các thụ thể màng tế bào gan và kích hoạt enzyme adenylate cyclase, kích thích sự hình thành cAMP. Điều này dẫn đến sự tích tụ của dạng hoạt động của phosphorylase, tham gia vào quá trình tân tạo glucose. Ngoài ra, sự hình thành các enzyme glycolytic chính bị ức chế và sự giải phóng các enzyme tham gia vào quá trình tân tạo glucose được kích thích. Một mô khác phụ thuộc glucagon là mô mỡ. Bằng cách liên kết với các thụ thể tế bào mỡ, glucagon thúc đẩy quá trình thủy phân triglyceride với sự hình thành glycerol và axit béo tự do. Hiệu ứng này đạt được bằng cách kích thích cAMP và kích hoạt lipase nhạy cảm với hormone. Tăng phân giải mỡ đi kèm với sự gia tăng axit béo tự do trong máu, bao gồm chúng trong gan và sự hình thành các axit keto. Glucagon kích thích phân giải glycogen ở cơ tim, làm tăng lưu lượng tim, giãn tiểu động mạch và giảm tổng sức cản ngoại vi, giảm kết tập tiểu cầu, tiết gastrin, pancreozymin và các enzym tuyến tụy. Sự hình thành insulin, hormone somatotropic, calcitonin, catecholamine và bài tiết chất lỏng và chất điện giải trong nước tiểu tăng lên dưới tác động của glucagon. Nồng độ cơ bản của nó trong huyết tương là 50-70 pg/ml. Sau khi ăn thực phẩm có protein, trong thời gian nhịn ăn, trong bệnh gan mãn tính, suy thận mãn tính và u glucagon, hàm lượng glucagon tăng lên.

Somatostatin là một tetradecapeptide có trọng lượng phân tử là 1600 dalton, bao gồm 13 gốc axit amin với một cầu nối disulfide. Somatostatin lần đầu tiên được phát hiện ở vùng dưới đồi trước, sau đó là ở các đầu dây thần kinh, túi synap, tuyến tụy, đường tiêu hóa, tuyến giáp và võng mạc. Lượng hormone lớn nhất được hình thành ở vùng dưới đồi trước và tế bào D của tuyến tụy. Vai trò sinh học của somatostatin là ức chế tiết hormone somatotropic, ACTH, TSH, gastrin, glucagon, insulin, renin, secretin, peptide dạ dày hoạt mạch (VGP), dịch vị, enzyme tuyến tụy và chất điện giải. Nó làm giảm sự hấp thu xylose, khả năng co bóp của túi mật, lưu lượng máu trong các cơ quan nội tạng (30-40%), nhu động ruột và cũng làm giảm giải phóng acetylcholine từ các đầu dây thần kinh và khả năng kích thích điện của các dây thần kinh. Thời gian bán hủy của somatostatin dùng ngoài đường tiêu hóa là 1-2 phút, cho phép chúng ta coi nó như một hormone và chất dẫn truyền thần kinh. Nhiều tác dụng của somatostatin được trung gian thông qua ảnh hưởng của nó lên các cơ quan và mô được đề cập ở trên. Cơ chế hoạt động của nó ở cấp độ tế bào vẫn chưa rõ ràng. Hàm lượng somatostatin trong huyết tương của những người khỏe mạnh là 10-25 pg/l và tăng lên ở những bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường loại I, bệnh to đầu chi và u tế bào D của tuyến tụy (u somatostatin).

Vai trò của insulin, glucagon và somatostatin trong cân bằng nội môi. Insulin và glucagon đóng vai trò chính trong cân bằng năng lượng của cơ thể, duy trì ở một mức độ nhất định trong các trạng thái khác nhau của cơ thể. Trong thời gian nhịn ăn, mức insulin trong máu giảm và glucagon tăng, đặc biệt là vào ngày nhịn ăn thứ 3-5 (khoảng 3-5 lần). Tăng tiết glucagon gây ra sự phân hủy protein tăng lên ở cơ và làm tăng quá trình tân tạo glucose, giúp bổ sung dự trữ glycogen trong gan. Do đó, mức glucose không đổi trong máu, cần thiết cho hoạt động của não, hồng cầu và tủy thận, được duy trì bằng cách tăng cường tân tạo glucose, phân giải glycogen, ức chế sử dụng glucose của các mô khác dưới ảnh hưởng của việc tăng tiết glucagon và giảm tiêu thụ glucose của các mô phụ thuộc insulin do sản xuất insulin giảm. Trong ngày, mô não hấp thụ từ 100 đến 150 g glucose. Tăng sản xuất glucagon kích thích quá trình phân giải lipid, làm tăng mức axit béo tự do trong máu, được tim và các cơ khác, gan và thận sử dụng làm vật liệu năng lượng. Trong thời gian nhịn ăn kéo dài, axit keto hình thành trong gan cũng trở thành nguồn năng lượng. Trong thời gian nhịn ăn tự nhiên (qua đêm) hoặc trong thời gian dài không ăn (6-12 giờ), nhu cầu năng lượng của các mô phụ thuộc insulin của cơ thể được duy trì bởi các axit béo hình thành trong quá trình phân giải lipid.

Sau khi ăn (carbohydrate), nồng độ insulin tăng nhanh và nồng độ glucagon giảm trong máu. Insulin làm tăng tốc tổng hợp glycogen và sử dụng glucose của các mô phụ thuộc insulin. Thực phẩm giàu protein (ví dụ, 200 g thịt) kích thích nồng độ glucagon trong máu tăng mạnh (50-100%) và làm tăng không đáng kể insulin, góp phần làm tăng quá trình tân tạo glucose và tăng sản xuất glucose ở gan.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]