Морфология и физиология эндокринной функции поджелудочной железы

Поджелудочная железа – непарный орган, расположенный ретроперитонеально и секретирующий пищеварительные ферменты (экзокринная часть) и различные гормоны (эндокринная часть). Эндокринная часть поджелудочной железы представлена островками, которые были описаны в 1869 г. П.Лангергансом. Панкреатические островки (островки Лангерганса) диффузно распределены в экзокринной паренхиме поджелудочной железы, составляют 1-1,5 % от общего объема и имеют диаметр от 50 до 400 мкм (диаметр большей части островков 200 мкм). В поджелудочной железе взрослого человека насчитывается от 240-360 тыс. до 2 млн.островков.

В эмбриогенезе поджелудочная железа развивается из двух выпячиваний двенадцатиперстной кишки: из одного образуется головка, а из другого – тело и хвост поджелудочной железы. Образование островков в поджелудочной железе крысы происходит на 10-й день, а на 11-й день в них уже определяется инсулин, уровень которого остается сравнительно стабильным в период с 12-го по 14-й день беременности, а затем (14-20-й день) количество инсулина резко увеличивается. На 11-й день развития выявляется также глюкагон, и его уровень в несколько десятков раз превышает уровень инсулина.

Эндокринная и экзокринная ткани поджелудочной железы развиваются из эмбрионального панкреатического эпителия. Механизмы, осуществляющие дифференцировку этой ткани на ацинозную и островкую, полностью не изучены. Из мезенхимальной ткани был выделен фактор, который стимулирует ДНК, РНК и синтез белка в панкреатическом эпителии эмбриона и, по-видимому, осуществляет контроль за пролиферацией и дифференцировкой панкреатического эпителия в ацинозную ткань и B-клетки.

Считается, что эндокринные клетки развиваются из протоков поджелудочной железы, котороые имеют эндодермальное происхождение. Однако некоторые исследователи полагают, что островки поджелудочной железы и хромаффинные клетки желудочно-кишечного тракта являются производными нервного гребешка, которые на ранних стадиях развития мигрировали в передний отрезок кишечной трубки.

Островки поджелудочной железы обильно снабжаются кровью капиллярами, которые образуют синусоидную сеть. Среди нервных волокон, выявляемых в островках, идентифицированы как холинергические, так и адренергические нервные элементы. Стимуляция симпатической нервной системы угнетает секрецию инсулина, а парасимпатической усиливает секрецию инсулина.

Клетки островков содержат секреторные гранулы, которые окружены мембранами. Митохондрии островковых клеток по сравнению с митохондриями ацинозных клеток относительно невелики. Комплекс Гольджи располагается около ядра, щероховатая эндоплазматическая сеть и полисомы разбросаны по всей цитоплазме, имеется относительно немного лизосом и четко выявляется тубулярно-микроворсинчатая система, имеющая важное значение в процессах высвобождения гормона из клетки.

Островки Лангерганса представлены следующими типами клеток: a, b, d, g, f, или РР. a-Клетки составляют 20-25% клеточного состава островков и являются местом образования глюкагона. У человека и морской свинки они располагаются почти равномерно по всей площади островка.

Основное количество (75-80%) клеток островка составляют B-клетки, которые служат местом синтеза и депонирования инсулина. Эти клетки содержат прямоугольные гранулы, имеющие кристаллический матрикс, окруженный аморфным материалом.

d-Клетки являются местом образования соматостатина. При электронной микроскопии поджелудочной железы человека в них видны большие круглые секреторные гранулы, которые отличаются от гранул a- и b-клеток.

При электронной микроскопии выявляется разновидность d-клеток, которые содержат гранулы меньшего размера и получили название G-клеток. Считается, что они служат местом образования гастрина и не содержат секреторных гранул, в их цитоплазме содержатся эндоплазматическая сеть и митохондрии.

Кроме того, в островках поджелудочной железы выявляются так называемые Е-клетки, содержащие относительно большие непостоянной формы гранулы, которые при исследованиях с использованием электронной микроскопии четко отличаются от секреторных гранул a-, b- и d-клеток.

В островках поджелудочной железы собак выявляются F-клетки, секреторные гранулы которых имеют различную форму – от округлой до почковидной – и отличаются от секреторных гранул описанных выше клеток.

С помощью электронномикроскопической и иммуноцитохимической методик было показано, что F-клетки являются местом секреции панкреатического полипептида – антагониста холецистокинина. F-клетки, или РР-клетки, островков поджелудочной железы человека содержат гранулы меньших размеров, чем гранулы a-, b- и d-клеток. Эти клетки локализуются по периферии островков Лангерганса, а также выявляются среди экзокринных и эпителиальных клеток протоков поджелудочной железы.

Таким образом, помимо основных 4 типов – a, b, d и РР клеток в островках поджелудочной железы выявляются клетки, содержащие гастрин, вазоактивный интестинальный пептид (ВИП), тиролиберин, соматолиберин. Число этих клеток в островке незначительно, однако при определенных состояниях они могут служить источником образования аденом, секретирующих в избытке перечисленные гормоны. Это приводит к развитию соответствующей характерной патологии (синдром Золлингера-Эллисона, синдром панкреатической холеры, или синдром Вернера-Моррисона, акромегалия).

Инсулин. Длительное время считалось, что открытие инсулина принадлежит канадским ученым F. Banting и C. Best, которые получили из поджелудочной железы собак экстракт, устранявший гипергликемию и глюкозурию. О результатах они доложили 30 декабря 1921 г. на заседании американского общества физиологов и полученный ими экстракт из поджелудочной железы был введен 1 января 1922 г. 14-летнему мальчику Леонарду Томпсону, который страдал сахарным диабетом и находился в центральном госпитале г. Торонто. Однако эффекта от такого лечения не было. В дальнейшем экстракт из поджелудочной железы был приготовлен J.Collip по новой технологии и 23 января 1922 г. был применен тому же больному, что сопровождалось снижением уровня сахара в крови. Результаты этих исследований были опубликованы в июле 1922 г. Через год были приготовлены коммерческие препараты инсулина, применявшиеся для лечения больных диабетом. Почти за полгода (август 1921 г.) до сообщения канадских ученых об открытии инсулина во французском журнале была опубликована работа румынского ученого N. Paulescu, который получил экстракт из поджелудочной железы, назвав его панкреином и впервые показал, что при инъекции панкреатического экстракта в кровь животным снижается уровень сахара в крови и в моче. F. Sanger и соавт. (1953) расшифровали химическую структуру инсулина.

Инсулин является полипептидом, состоящим из двух цепей, включающих 51 аминокислотный остаток. a-Цепь содержит 21 аминокислотный остаток, b-цепь – 30. Обе цепи связаны двумя дисульфидными мостиками через остатки цистеина в положениях В7 и А7, В19 и А20 (схема 27).