หน้าที่ต่อมไร้ท่อของตับอ่อน

ตับอ่อนตั้งอยู่บนผนังด้านหลังของช่องท้องด้านหลังกระเพาะอาหารในระดับ L1-L2 และทอดยาวจากลำไส้เล็กส่วนต้นไปยังส่วนไฮลัมของม้าม มีความยาวประมาณ 15 ซม. น้ำหนักประมาณ 100 กรัม ตับอ่อนมีส่วนหัวตั้งอยู่ในส่วนโค้งของลำไส้เล็กส่วนต้น ลำตัวและหางที่ไปถึงส่วนไฮลัมของม้ามและนอนอยู่หลังเยื่อบุช่องท้อง เลือดที่ส่งไปยังตับอ่อนนั้นดำเนินการโดยหลอดเลือดแดงม้ามและหลอดเลือดแดงส่วนบนของลำไส้เล็ก เลือดดำจะเข้าสู่หลอดเลือดดำม้ามและหลอดเลือดดำส่วนบนของลำไส้เล็ก ตับอ่อนได้รับการควบคุมโดยเส้นประสาทซิมพาเทติกและพาราซิมพาเทติกซึ่งใยประสาทส่วนปลายสัมผัสกับเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์เกาะ

ตับอ่อนมีหน้าที่ทั้งนอกและต่อมไร้ท่อ โดยตับอ่อนมีหน้าที่โดยเซลล์เกาะของ Langerhans ซึ่งคิดเป็นประมาณ 1-3% ของมวลต่อม (จาก 1 ถึง 1.5 ล้านเซลล์) เส้นผ่านศูนย์กลางของแต่ละเซลล์อยู่ที่ประมาณ 150 ไมโครเมตร เซลล์เกาะหนึ่งประกอบด้วยเซลล์ 80 ถึง 200 เซลล์ เซลล์เหล่านี้มีหลายประเภท ขึ้นอยู่กับความสามารถในการหลั่งฮอร์โมนโพลีเปปไทด์ เซลล์ A ผลิตกลูคากอน เซลล์ B ผลิตอินซูลิน และเซลล์ D ผลิตโซมาโทสแตติน นอกจากนี้ ยังมีการค้นพบเซลล์เกาะจำนวนหนึ่ง ซึ่งมีหน้าที่ผลิตโพลีเปปไทด์ระหว่างเซลล์ที่มีฤทธิ์ต่อหลอดเลือด (VIP) เปปไทด์ในระบบทางเดินอาหาร (GIP) และโพลีเปปไทด์ของตับอ่อน เซลล์ B จะอยู่บริเวณกึ่งกลางของเกาะ และส่วนที่เหลือจะอยู่บริเวณรอบนอก มวลส่วนใหญ่ 60% ของเซลล์เป็นเซลล์ B 25% เป็นเซลล์ A 10% เป็นเซลล์ D และส่วนที่เหลือ 5% ของมวล

อินซูลินถูกสร้างขึ้นในเซลล์ B จากสารตั้งต้นของมัน คือ โปรอินซูลิน ซึ่งสังเคราะห์บนไรโบโซมของเอนโดพลาสมิก เรติคูลัมแบบหยาบ โปรอินซูลินประกอบด้วยโซ่เปปไทด์ 3 โซ่ (A, B และ C) โซ่ A และ B เชื่อมต่อกันด้วยสะพานไดซัลไฟด์ และเปปไทด์ C เชื่อมโซ่ A และ B โปรอินซูลินมีน้ำหนักโมเลกุล 9,000 ดาลตัน โปรอินซูลินที่สังเคราะห์แล้วจะเข้าสู่เครื่องมือของกอลจิ ซึ่งจะถูกย่อยสลายโดยเอนไซม์โปรตีโอไลติกเป็นโมเลกุลเปปไทด์ C ที่มีน้ำหนักโมเลกุล 3,000 ดาลตันและโมเลกุลอินซูลินที่มีน้ำหนักโมเลกุล 6,000 ดาลตัน โซ่ A ของอินซูลินประกอบด้วยกรดอะมิโน 21 ตัว โซ่ B 30 ตัว และเปปไทด์ C 27-33 ตัว สารตั้งต้นของโปรอินซูลินในกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพคือพรีโพรอินซูลิน ซึ่งแตกต่างจากพรีโพรอินซูลินตรงที่มีสายเปปไทด์อีกสายหนึ่งซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโน 23 ตัวและติดอยู่ที่ปลายสาย B อิสระ พรีโพรอินซูลินมีน้ำหนักโมเลกุล 11,500 ดาลตัน เปลี่ยนเป็นโปรอินซูลินได้อย่างรวดเร็วบนโพลีโซม จากอุปกรณ์กอลจิ (คอมเพล็กซ์แผ่น) อินซูลิน ซีเปปไทด์ และโปรอินซูลินบางส่วนจะเข้าสู่เวสิเคิล ซึ่งอินซูลินจะจับกับสังกะสีและสะสมอยู่ในสถานะผลึก ภายใต้อิทธิพลของสิ่งกระตุ้นต่างๆ เวสิเคิลจะเคลื่อนไปที่เยื่อหุ้มไซโทพลาสซึมและปล่อยอินซูลินในรูปแบบที่ละลายอยู่ในน้ำออกสู่ช่องว่างก่อนเส้นเลือดฝอยด้วยการสร้างกล้ามเนื้อเรียบ

ตัวกระตุ้นการหลั่งที่ทรงพลังที่สุดคือกลูโคส ซึ่งทำปฏิกิริยากับตัวรับของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม การตอบสนองของอินซูลินต่อผลนั้นมีสองเฟส เฟสแรกคือเร็ว ซึ่งสอดคล้องกับการปล่อยอินซูลินสำรองที่สังเคราะห์ขึ้น (กลุ่มที่ 1) เฟสที่สองคือช้า ซึ่งแสดงถึงความเร็วในการสังเคราะห์ (กลุ่มที่ 2) สัญญาณจากเอนไซม์ไซโตพลาสซึม - อะดีไนเลตไซเคลส - ถูกส่งไปยังระบบ cAMP เพื่อระดมแคลเซียมจากไมโตคอนเดรีย ซึ่งมีส่วนร่วมในการปลดปล่อยอินซูลิน นอกจากกลูโคสแล้ว กรดอะมิโน (อาร์จินีน ลิวซีน) กลูคากอน แกสตริน ซีเครติน แพนครีโอไซมิน โพลีเปปไทด์ยับยั้งกระเพาะอาหาร นิวโรเทนซิน บอมเบซิน ยาซัลฟานิลาไมด์ ยากระตุ้นเบต้า-อะดรีเนอร์จิก กลูโคคอร์ติคอยด์ STH และ ACTH ยังมีผลกระตุ้นการปล่อยและการหลั่งอินซูลินอีกด้วย ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ โซมาโทสแตติน กรดนิโคตินิก ไดอะโซไซด์ สารกระตุ้นอัลฟา-อะดรีเนอร์จิก ฟีนิโทอิน และฟีโนไทอะซีนจะยับยั้งการหลั่งและการปล่อยอินซูลิน

อินซูลินในเลือดจะเป็นอิสระ (อินซูลินที่ออกฤทธิ์ต่อภูมิคุ้มกัน หรือ IRI) และจับกับโปรตีนในพลาสมา การสลายตัวของอินซูลินจะเกิดขึ้นในตับ (มากถึง 80%) ไต และเนื้อเยื่อไขมันภายใต้อิทธิพลของกลูตาไธโอนทรานสเฟอเรสและกลูตาไธโอนรีดักเตส (ในตับ) อินซูลินเนส (ในไต) เอนไซม์โปรตีโอไลติก (ในเนื้อเยื่อไขมัน) โปรอินซูลินและซีเปปไทด์ก็ถูกย่อยสลายในตับเช่นกัน แต่ช้ากว่ามาก

อินซูลินมีผลหลายประการต่อเนื้อเยื่อที่ต้องพึ่งอินซูลิน (ตับ กล้ามเนื้อ เนื้อเยื่อไขมัน) อินซูลินไม่มีผลโดยตรงต่อเนื้อเยื่อไตและประสาท เลนส์ และเม็ดเลือดแดง อินซูลินเป็นฮอร์โมนที่สร้างสารอนาโบลิกที่ช่วยเพิ่มการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรต โปรตีน กรดนิวคลีอิก และไขมัน ผลของอินซูลินต่อการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตจะแสดงออกมาในรูปของการเพิ่มการขนส่งกลูโคสเข้าไปในเซลล์ของเนื้อเยื่อที่ต้องพึ่งอินซูลิน การกระตุ้นการสังเคราะห์ไกลโคเจนในตับ และการยับยั้งการสร้างกลูโคสใหม่และไกลโคเจน ซึ่งทำให้ระดับน้ำตาลในเลือดลดลง ผลของอินซูลินต่อการเผาผลาญโปรตีนจะแสดงออกมาในรูปของการกระตุ้นการขนส่งกรดอะมิโนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ของไซโตพลาสซึม การสังเคราะห์โปรตีน และการยับยั้งการสลายตัวของโปรตีน การมีส่วนร่วมในกระบวนการเผาผลาญไขมันนั้นมีลักษณะเฉพาะคือมีกรดไขมันอยู่ในไตรกลีเซอไรด์ของเนื้อเยื่อไขมัน การกระตุ้นการสังเคราะห์ไขมัน และการยับยั้งการสลายไขมัน

ผลทางชีวภาพของอินซูลินเกิดจากความสามารถในการจับกับตัวรับเฉพาะของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม หลังจากจับกับตัวรับเหล่านี้แล้ว สัญญาณจะถูกส่งผ่านเอนไซม์ที่สร้างขึ้นในเยื่อหุ้มเซลล์ - อะดีไนเลตไซเคลส - ไปยังระบบ cAMP ซึ่งร่วมกับแคลเซียมและแมกนีเซียมในการควบคุมการสังเคราะห์โปรตีนและการใช้กลูโคส

ความเข้มข้นพื้นฐานของอินซูลินซึ่งกำหนดโดยการตรวจด้วยรังสีอิมมูโนโลยีอยู่ที่ 15-20 μU/มล. ในบุคคลที่มีสุขภาพแข็งแรง หลังจากรับประทานกลูโคสทางปาก (100 กรัม) ระดับของอินซูลินจะเพิ่มขึ้น 5-10 เท่าเมื่อเทียบกับระดับเริ่มต้นหลังจาก 1 ชั่วโมง อัตราการหลั่งอินซูลินในขณะท้องว่างคือ 0.5-1 U/ชม. และหลังรับประทานอาหารจะเพิ่มขึ้นเป็น 2.5-5 U/ชม. การหลั่งอินซูลินจะเพิ่มขึ้นจากการกระตุ้นของระบบประสาทพาราซิมพาเทติก และลดลงจากการกระตุ้นของระบบประสาทซิมพาเทติก

กลูคากอนเป็นเปปไทด์สายเดี่ยวที่มีน้ำหนักโมเลกุล 3,485 ดาลตัน ประกอบด้วยกรดอะมิโน 29 ตัว เอนไซม์โปรตีโอไลติกจะย่อยสลายกลูคากอนในร่างกาย การหลั่งกลูคากอนได้รับการควบคุมโดยกลูโคส กรดอะมิโน ฮอร์โมนในระบบทางเดินอาหาร และระบบประสาทซิมพาเทติก นอกจากนี้ยังได้รับการปรับปรุงโดยภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ อาร์จินีน ฮอร์โมนในระบบทางเดินอาหาร โดยเฉพาะแพนครีโอไซมิน ปัจจัยกระตุ้นระบบประสาทซิมพาเทติก (กิจกรรมทางกาย เป็นต้น) และระดับกรดไขมันอิสระในเลือดที่ลดลง

การผลิตกลูคากอนจะถูกยับยั้งโดยโซมาโทสแตติน ภาวะน้ำตาลในเลือดสูง และระดับกรดไขมันอิสระในเลือดที่สูง ปริมาณกลูคากอนในเลือดจะเพิ่มขึ้นเมื่อเป็นเบาหวานและกลูคาโกโนมาที่มีการชดเชย กลูคากอนมีอายุครึ่งชีวิต 10 นาที กลูคากอนจะถูกทำให้ไม่ทำงานโดยหลักในตับและไตโดยแยกออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยที่ไม่ทำงานภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์คาร์บอกซีเปปไทเดส ทริปซิน ไคโมทริปซิน เป็นต้น

กลไกหลักของการทำงานของกลูคากอนนั้นมีลักษณะเฉพาะคือการเพิ่มขึ้นของการผลิตกลูโคสโดยตับโดยการกระตุ้นการสลายตัวและกระตุ้นการสร้างกลูโคสใหม่ กลูคากอนจับกับตัวรับในเยื่อหุ้มเซลล์ของตับและกระตุ้นเอนไซม์อะดีไนเลตไซเคลสซึ่งกระตุ้นการสร้าง cAMP สิ่งนี้นำไปสู่การสะสมของฟอสโฟริเลสรูปแบบที่ใช้งานซึ่งมีส่วนร่วมในกระบวนการสร้างกลูโคสใหม่ นอกจากนี้ การสร้างเอนไซม์ไกลโคไลติกที่สำคัญจะถูกระงับและการปล่อยเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในกระบวนการสร้างกลูโคสใหม่จะถูกกระตุ้น เนื้อเยื่อที่ขึ้นอยู่กับกลูคากอนอีกชนิดหนึ่งคือเนื้อเยื่อไขมัน ด้วยการจับกับตัวรับในเซลล์ไขมัน กลูคากอนจะส่งเสริมการไฮโดรไลซิสของไตรกลีเซอไรด์ด้วยการสร้างกลีเซอรอลและกรดไขมันอิสระ ผลลัพธ์นี้เกิดขึ้นได้จากการกระตุ้น cAMP และกระตุ้นไลเปสที่ไวต่อฮอร์โมน การเพิ่มขึ้นของการสลายไขมันจะมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของกรดไขมันอิสระในเลือด การรวมตัวของกรดไขมันในตับ และการสร้างกรดคีโต กลูคากอนกระตุ้นการสลายไกลโคเจนในกล้ามเนื้อหัวใจ ซึ่งเพิ่มปริมาณเลือดที่หัวใจส่งออก ขยายหลอดเลือดแดง และลดความต้านทานต่อส่วนปลายทั้งหมด ลดการเกาะตัวของเกล็ดเลือด การหลั่งแกสตริน แพนครีโอไซมิน และเอนไซม์ของตับอ่อน การสร้างอินซูลิน ฮอร์โมนโซมาโทโทรปิก แคลซิโทนิน คาเทโคลามีน และการขับของเหลวและอิเล็กโทรไลต์ในปัสสาวะจะเพิ่มขึ้นภายใต้อิทธิพลของกลูคากอน ระดับพื้นฐานในพลาสมาเลือดคือ 50-70 พิกกรัม/มล. หลังจากรับประทานอาหารที่มีโปรตีน ขณะอดอาหาร ในโรคตับเรื้อรัง ไตวายเรื้อรัง และกลูคากอน ปริมาณกลูคากอนจะเพิ่มขึ้น

โซมาโทสแตตินเป็นเตตราเดคาเปปไทด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุล 1,600 ดาลตัน ประกอบด้วยกรดอะมิโน 13 ตัวที่มีสะพานไดซัลไฟด์ 1 แห่ง โซมาโทสแตตินถูกค้นพบครั้งแรกในไฮโปทาลามัสด้านหน้า จากนั้นจึงค้นพบในปลายประสาท ถุงซินแนปส์ ตับอ่อน ระบบทางเดินอาหาร ต่อมไทรอยด์ และจอประสาทตา ฮอร์โมนส่วนใหญ่เกิดขึ้นในไฮโปทาลามัสด้านหน้าและเซลล์ D ของตับอ่อน บทบาททางชีววิทยาของโซมาโทสแตตินคือการยับยั้งการหลั่งฮอร์โมนโซมาโทโทรปิก ACTH TSH แกสตริน กลูคากอน อินซูลิน เรนิน ซีเครติน เปปไทด์ในกระเพาะที่มีฤทธิ์ต่อหลอดเลือด (VGP) น้ำย่อยในกระเพาะ เอนไซม์ของตับอ่อน และอิเล็กโทรไลต์ ช่วยลดการดูดซึมไซโลส การหดตัวของถุงน้ำดี การไหลเวียนของเลือดในอวัยวะภายใน (30-40%) การบีบตัวของลำไส้ และยังช่วยลดการปลดปล่อยอะเซทิลโคลีนจากปลายประสาทและการกระตุ้นไฟฟ้าของเส้นประสาทอีกด้วย ครึ่งชีวิตของโซมาโทสแตตินที่ให้ทางเส้นเลือดคือ 1-2 นาที ซึ่งทำให้เราพิจารณาได้ว่าเป็นฮอร์โมนและสารสื่อประสาท ผลกระทบหลายประการของโซมาโทสแตตินเกิดจากอิทธิพลที่มีต่ออวัยวะและเนื้อเยื่อที่กล่าวข้างต้น กลไกการออกฤทธิ์ในระดับเซลล์ยังไม่ชัดเจน ปริมาณโซมาโทสแตตินในพลาสมาเลือดของบุคคลที่มีสุขภาพดีคือ 10-25 pg/l และจะเพิ่มขึ้นในผู้ป่วยโรคเบาหวานชนิดที่ 1 โรคอะโครเมกาลี และเนื้องอกเซลล์ D ของตับอ่อน (somatostatinoma)

บทบาทของอินซูลิน กลูคากอน และโซมาโทสแตตินในภาวะธำรงดุล อินซูลินและกลูคากอนมีบทบาทหลักในการรักษาสมดุลพลังงานของร่างกาย โดยรักษาให้พลังงานอยู่ในระดับหนึ่งในสภาวะต่างๆ ของร่างกาย ในระหว่างการอดอาหาร ระดับอินซูลินในเลือดจะลดลง และกลูคากอนจะเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะในวันที่ 3-5 ของการอดอาหาร (ประมาณ 3-5 เท่า) การหลั่งกลูคากอนที่เพิ่มขึ้นทำให้โปรตีนในกล้ามเนื้อสลายตัวมากขึ้น และเพิ่มกระบวนการสร้างกลูโคสใหม่ ซึ่งช่วยเติมเต็มไกลโคเจนสำรองในตับ ดังนั้น ระดับกลูโคสในเลือดที่คงที่ ซึ่งจำเป็นต่อการทำงานของสมอง เม็ดเลือดแดง และเมดัลลาของไต จะได้รับการรักษาไว้โดยการเพิ่มการสร้างกลูโคสใหม่ ไกลโคเจนไลซิส ยับยั้งการใช้กลูโคสของเนื้อเยื่ออื่นๆ ภายใต้อิทธิพลของการหลั่งกลูคากอนที่เพิ่มขึ้น และลดการใช้กลูโคสของเนื้อเยื่อที่ต้องพึ่งอินซูลินอันเป็นผลจากการผลิตอินซูลินที่ลดลง ในระหว่างวัน เนื้อเยื่อสมองจะดูดซับกลูโคส 100 ถึง 150 กรัม การผลิตกลูคากอนมากเกินไปจะกระตุ้นการสลายไขมัน ซึ่งจะทำให้ระดับกรดไขมันอิสระในเลือดเพิ่มขึ้น ซึ่งกรดไขมันเหล่านี้จะถูกนำไปใช้โดยหัวใจและกล้ามเนื้อส่วนอื่นๆ ตับ และไตเป็นวัสดุพลังงาน ในระหว่างการอดอาหารเป็นเวลานาน กรดคีโตที่เกิดขึ้นในตับก็จะกลายเป็นแหล่งพลังงานเช่นกัน ในระหว่างการอดอาหารตามธรรมชาติ (ข้ามคืน) หรือในช่วงพักรับประทานอาหารนาน (6-12 ชั่วโมง) ความต้องการพลังงานของเนื้อเยื่อของร่างกายที่ต้องพึ่งอินซูลินจะคงอยู่โดยกรดไขมันที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายไขมัน

หลังจากรับประทานอาหาร (คาร์โบไฮเดรต) จะพบว่าระดับอินซูลินเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและระดับกลูคากอนในเลือดลดลง อินซูลินทำให้การสังเคราะห์ไกลโคเจนเร็วขึ้นและเนื้อเยื่อที่ต้องพึ่งอินซูลินใช้กลูโคส อาหารที่มีโปรตีน (เช่น เนื้อสัตว์ 200 กรัม) กระตุ้นให้ความเข้มข้นของกลูคากอนในเลือดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (50-100%) และอินซูลินเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ซึ่งส่งผลต่อการสร้างกลูโคสใหม่และการผลิตกลูโคสโดยตับเพิ่มขึ้น

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