Как называются клетки поджелудочной железы
Поджелудочная железа (лат. páncreas) – это орган в брюшной полости размером с ладонь, расположенный между желудком и позвоночником.
Рис. 1. Строение поджелудочной железы. Адапт. из Wikipedia
- Желчный пузырь
- Дольки поджелудочной железы
- Проток поджелудочной железы
- Общий желчный проток
- Добавочный проток поджелудочной железы
- Большой дуоденальный сосочек
- Двенадцатиперстная кишка
В поджелудочной железе выделяют три отдела: головку, тело, хвост (рис.1). Все отделы поджелудочной железы выполняют одинаковые функции, а именно:
- производят ферменты, которые помогают переваривать пищу;
- производят гормоны, такие как инсулин и глюкагон, которые контролируют уровень глюкозы крови.
Пищеварительные ферменты из поджелудочной железы попадают в кишечник через проток поджелудочной железы [3]. Проток поджелудочной железы[3] соединяется с общим желчным протоком [4], по которому идет желчь из желчного пузыря [1] и печени, и они впадают в двенадцатиперстную кишку[7] в области большого дуоденального сосочка[6]. Эта функция поджелудочной железы также называется экзокринная, то есть направленная наружу. Основная масса поджелудочной железы выполняет эту функцию.
Вторая функция поджелудочной железы – эндокринная функция, то есть направленная внутрь – это производство гормонов, контролирующих уровень глюкозы крови. Выполняют эту функцию отдельные группы клеток, их называют островки поджелудочной железы или островки Лангерганса. Во всей поджелудочной железе около 1 миллиона островков, что составляет 1-2% от общей массы поджелудочной железы. Они располагаются диффузно во всем объеме поджелудочной железы. В отличии от ферментов, которые синтезируются в проток поджелудочной железы и стекают в кишечник, клетки островков Лангерганса продуцируют гормоны непосредственно в кровь, а именно в мелкие кровеносные сосуды, проходящие через поджелудочную железу.
Рис.2. Островок Лангерганса. Адапт. из Anatomy, Physiology, and Pathology of the Digestive System. Introduction to Medical Science — Duke University TIP
Если вы посмотрите на островок Лангерганса через микроскоп (рис.2), вы найдете в нем:
- Бета-клетки, которые производят инсулин
- Альфа-клетки, которые производят глюкагон
- Дельта-клетки, которые производят соматостатин
- РР-клетки, которые производят панкреатический полипептид (функция которого до сих пор не ясна)
Бета-клетки содержат своего рода "встроенный" глюкометр. Если уровень глюкозы крови повышается, то они выпускают инсулин. Если уровень глюкозы крови снижается, то секреция инсулина прекращается. Если уровень глюкозы падает ниже нормального уровня, то альфа-клетки высвобождают глюкагон. Другие гормоны, вырабатывающиеся клетками островков Лангерганса, нужны для того, чтобы островковые клетки взаимодействовали друг с другом. Островки Лангерганса являются очень маленькими, примерно 0,1 мм в диаметре. Все островки взрослого человека содержат приблизительно 200 единиц инсулина. Объем их всех в сочетании не больше, чем кончик пальца. Инсулин является гормоном, который помогает организму усваивать и использовать глюкозу и другие питательные вещества. Он как «ключ, открывающий двери» для глюкозы внутрь клетки. Без инсулина, уровень глюкозы крови повышается (подробнее об инсулине в разделе Инсулин и его значение для организма).
Роль поджелудочной железы в развитии сахарного диабета
Для того чтобы разобраться в этом вопросе, рассмотрим каждый тип сахарного диабета отдельно.
Сахарный диабет 1 типа
При сахарном диабете 1 типа происходит гибель бета-клеток, следовательно, поджелудочная железа не производит или производит незначительное количество инсулина. Сахарный диабет 1 типа обычно развивается, когда иммунная система разрушает бета-клетки поджелудочной железы. Это называется аутоиммунный ответ. Собственная иммунная система воспринимает бета-клетки как инородные объекты, такие как бактерии или вирусы, и начинает их атаковать и разрушать. Когда более 90% бета-клеток разрушаются (этот процесс занимает от нескольких месяцев до максимум нескольких лет), организм начинает ощущать нехватку инсулина, и уровень глюкозы крови повышается. Тогда у человека появляются «большие» симптомы сахарного диабета, такие как жажда, учащенное мочеиспускание, похудание. Раньше этот тип сахарного диабета называли инсулин-зависимый сахарный диабет. Это значит, что для лечения необходим инсулин сразу, как только поставили диагноз.
На данный момент остается неизвестным, почему возникает этот аутоиммунный ответ. Генетически человеку может передаться склонность к аутоиммунным заболеваниям (сахарный диабет 1 типа является только одним из многих аутоиммунных заболеваний), но вот что именно служит пусковым механизмом, триггером сахарного диабета 1 типа, пока что недостаточно ясно. (Подробней об этом вы можете узнать в разделе Причины сахарного диабета 1 типа).
Сахарный диабет 2 типа
При сахарном диабете 2 типа способность поджелудочной железы вырабатывать инсулин не исчезает полностью. Но организм становится все более устойчивым (резистентным) к инсулину. То есть создается ситуация, когда нормальный уровень инсулина крови не может «открыть глюкозе дверь в клетку». Следовательно, если организм не реагирует на нормальный уровень инсулина крови, то поджелудочной железе приходится вырабатывать все больше и больше инсулина. И если на этот процесс никак не повлиять, то это приведет к истощению поджелудочной железы и абсолютной недостаточности инсулина.
Причины сахарного диабета 2 типа – это комплекс генетических факторов и условий окружающей среды. Генетически человек наследует группу генов предрасположенности к сахарному диабету 2 типа, и чаще всего у человека с СД 2 типа есть родственники с СД 2 типа. Также некоторые этнические группы имеют более высокую предрасположенность к этому заболеванию. Но разовьётся сахарный диабет 2 типа или нет зависит от самого человека, от его образа жизни. На это влияет характер питания, уровень физической активности и т.д. (Подробней об этом вы можете узнать в разделе Причины сахарного диабета 2 типа).
Таблетки, используемые для лечения сахарного диабета 2 типа, не содержат инсулин, они действуют либо путем увеличения чувствительности организма к инсулину, либо путем увеличения секреции инсулина из поджелудочной железы. Диета и снижение избыточного веса (если он есть), также являются основными компонентами лечения сахарного диабета 2 типа. Редко, когда инъекции инсулина необходимым на ранних стадиях сахарного диабета 2 типа. Но при истощении поджелудочной железы инсулинотерапия может стать необходимым компонентом лечения сахарного диабета 2 типа.
Гестационный сахарный диабет
Эта форма диабета возникает во время беременности и в большинстве случаев проходит после рождения ребенка.
В течение всей беременности плацента вырабатывает гормоны, которые препятствуют нормальной работе инсулина (они повышают резистентность к инсулину). Как правило, поджелудочная железа может просто увеличить количество производимого инсулина, и у женщины будет нормальный уровень глюкозы крови. Иногда, однако, поджелудочная железа не может компенсировать потребность организма в инсулине, и тогда у женщины повышается уровень глюкозы крови и развивается гестационный сахарный диабет.
Все беременные женщины должны быть обследованы на наличие гестационного сахарного диабета. Важно распознавать и лечить гестационный сахарный диабет как можно скорее, чтобы свести к минимуму риск осложнений у ребенка. (Подробней об этом вы можете узнать в разделе Гестационный сахарный диабет).
Теоретические сведения о строении и основных функциях поджелудочной железы
Основные функции поджелудочной железы
Поджелудочная железа в пищеварительной системе является вторым после печени по значимости и величине органом, которому отведены две важнейшие функции. Во-первых, она вырабатывает два основных гормона, без которых углеводный обмен будет нерегулируемым — глюкагон и инсулин. Это, так называемая, эндокринная или инкректорная функция железы. Во-вторых, поджелудочная железа содействует перевариванию всех попавших в двенадцатиперстную кишку продуктов питания, т.е. является экзокринным органом с экстректорной функциональностью.
Железа продуцирует сок, содержащий белки, микроэлементы, электролиты и бикарбонаты. При поступлении пищи в двенадцатиперстную кишку, туда же попадает и сок, который своими амилазами, липазами и протеазами, так называемыми панкреатическими ферментами, расщепляет пищевые вещества и содействует их всасыванию стенками тонкой кишки.
В сутки поджелудочная железа вырабатывает около 4 литров панкреатического сока, который точно синхронизируется с поставкой пищи в желудок и двенадцатиперстную кишку. Сложный механизм функционирования поджелудочной железы обеспечивается участием надпочечников, паращитовидной и щитовидной железы.
Гормоны, вырабатываемые указанными органами, а также такие гормоны, как секретин, панкрозин и гастрин, являющиеся результатом деятельности органов пищеварения, обуславливают адаптивность поджелудочной железы к типу принимаемой пищи — в зависимости от содержащихся в ней компонентов, железа вырабатывает именно те ферменты, которые могут обеспечить их максимально эффективное расщепление.
Строение поджелудочной железы
Говорящее название этого органа указывает на его месторасположение в организме человека, а именно: под желудком. Однако анатомически этот постулат будет справедлив только для человека, находящего в лежачем положении. У человека стоящего прямо, и желудок, и поджелудочная железа находятся примерно на одном уровне. Строение поджелудочной железы наглядно отражено на рисунке.
Анатомически орган имеет вытянутую форму, имеющую некоторое сходство с запятой. В медицине принято условное деление железы на три части:
- Голову, размером не более 35 мм, примыкающую к двенадцатиперстной кишке, и расположенную на уровне I — III поясничного позвонка.
- Тело треугольной формы, размером не более 25 мм и локализованное возле I поясничного позвонка.
- Хвост, размером, не превышающим 30 мм, выраженной конусовидной формы.
Общая длина поджелудочной железы в нормальном состоянии находится в пределах 160-230 мм.
Наиболее толстая ее часть — голова. Тело и хвост постепенно сужаются, заканчиваясь в воротах селезенки. Все три части объединены в защитной капсуле — оболочке, сформированной соединительной тканью.
Локализация поджелудочной железы в теле человека
Относительно других органов поджелудочная железа расположена наиболее рациональным образом и находится в забрюшной полости.
Анатомически позади железы проходит позвоночник, впереди — желудок, справа от нее, снизу и сверху — двенадцатиперстная кишка, слева — селезенка. Брюшной отдел аорты, лимфатические узлы и чревное сплетение локализованы в задней части тела поджелудочной железы. Хвост находится справа от селезенки, возле левой почки и левого надпочечника. Сальная сумка отделяет железу от желудка.
Расположением поджелудочной железы относительно желудка и позвоночника объясняется то обстоятельство, что в острой фазе болевой синдром может быть уменьшен в положении больного сидя, наклонившись немного вперед. На рисунке наглядно видно, что при таком положении тела нагрузка на поджелудочную железу минимальна, поскольку желудок, сместившийся под действием силы тяжести, более своей массой на железу не воздействует.
Гистологическое строение поджелудочной железы
Поджелудочная железа имеет альвеолярно-трубчатую структуру, обусловленную двумя основными функциями — продуцировать панкреатитный сок и секретировать гормоны. В этой связи у железы выделяется эндокринная часть, примерно 2% от массы органа, и экзокринную, составляющую около 98%.
Экзокринная часть образована панкреатическими ацинусами и сложной системой выводящих протоков. Ацинус состоит из примерно 10 связанных друг с другом панкреатоцитов конусовидной формы, а также из центроацинарных клеток (эпителиоцитов) выводящих протоков. По указанным протокам вырабатываемый железой секрет попадает сначала во внутридольковые протоки, затем в междольковые, и, наконец, в результате их слияния, в главный панкреатический проток.
Эндокринная часть поджелудочной железы состоит из так называемых островков Лангеранса, локализованных в хвосте и находящихся между ацинусами (смотри рисунок):
Островки Лангеранса есть ничто иное, как скопление клеток, диаметр которых составляет примерно 0,4 мм. Всего железа содержит около одного миллиона таких клеток. Островки Лангеранса разделяются с ацинусами посредством тонкого слоя соединительной ткани, и буквально пронизываются мириадами капилляров.
Клетки, образующие островки Лангеранса продуцируют 5 видов гормонов, из которых 2 вида, глюкагон и инсулин, вырабатываются только поджелудочной железой, и играют ключевую роль в регулировании процессов метаболизма.
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.
- 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.
- Бета-клетки. Группируются в центре островков и составляют большую часть их объема, 60- 80%. Они синтезируют инсулин, около 2 мг в сутки.
- Дельта-клетки. Отвечают за выработку соматостатина, их от 3 до 10%.
- Эпсилон-клетки. Количество от общей массы не более 1%. Их продукт – грелин.
- PP-клетки. Гормон панкреатический полипептид вырабатывается этой частью ОЛ. Составляют до 5% островков.
Гормональная активность
Гормональная роль поджелудочной железы велика.
Синтезированные в маленьких островках активные вещества током крови доставляются в органы и регулируют метаболизм углеводов:
- 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.
- 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.
- Соматостатин замедляет действие многих гормонов. При этом происходит снижение скорости всасывания сахара из пищи, уменьшение синтеза пищеварительных ферментов, снижение количества глюкагона.
- Панкреатический полипептид снижает количество ферментов, замедляет выброс желчи и билирубина. Считается, что он останавливает расход пищеварительных ферментов, сохраняя их до очередного приема пищи.
- 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:
- СД 1 типа. Характеризуется отсутствием или дефицитом инсулина.
- СД 2 типа. Определяется неспособностью организма воспользоваться выработанным гормоном.
- Гестационный диабет развивается во время беременности.
- Другие типы сахарного диабета (MODY).
- 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.
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.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
