Fungsi endokrin pankreas

Pankreas terletak pada dinding belakang rongga perut, di belakang lambung, setinggi L1-L2 dan memanjang dari duodenum hingga hilus limpa. Panjangnya sekitar 15 cm, beratnya sekitar 100 g. Pankreas memiliki kepala yang terletak di lengkung duodenum, badan dan ekor yang mencapai hilus limpa dan terletak retroperitoneal. Suplai darah ke pankreas dilakukan oleh arteri lienalis dan arteri mesenterika superior. Darah vena memasuki vena lienalis dan vena mesenterika superior. Pankreas dipersarafi oleh saraf simpatis dan parasimpatis, yang serabut terminalnya menyentuh membran sel sel pulau.

Pankreas memiliki fungsi eksokrin dan endokrin. Fungsi endokrin dilakukan oleh pulau-pulau Langerhans, yang membentuk sekitar 1-3% dari massa kelenjar (dari 1 hingga 1,5 juta). Diameter masing-masing sekitar 150 µm. Satu pulau mengandung 80 hingga 200 sel. Ada beberapa jenisnya, tergantung pada kemampuannya untuk mengeluarkan hormon polipeptida. Sel-A menghasilkan glukagon, sel-B menghasilkan insulin, dan sel-D menghasilkan somatostatin. Sejumlah sel pulau juga telah ditemukan, yang seharusnya menghasilkan polipeptida interstisial vasoaktif (VIP), peptida gastrointestinal (GIP), dan polipeptida pankreas. Sel-B terlokalisasi di bagian tengah pulau, dan sisanya terletak di pinggirannya. Bagian terbesar dari massa - 60% sel - merupakan sel B, 25% sel A, 10% sel D, dan sisanya - 5% massa.

Insulin terbentuk di sel B dari prekursornya, proinsulin, yang disintesis pada ribosom retikulum endoplasma kasar. Proinsulin terdiri dari 3 rantai peptida (A, B, dan C). Rantai A dan B dihubungkan oleh jembatan disulfida, dan peptida C menghubungkan rantai A dan B. Berat molekul proinsulin adalah 9.000 dalton. Proinsulin yang disintesis memasuki aparatus Golgi, tempat ia dipecah oleh enzim proteolitik menjadi molekul peptida C dengan berat molekul 3.000 dalton dan molekul insulin dengan berat molekul 6.000 dalton. Rantai A insulin terdiri dari 21 residu asam amino, rantai B 30, dan peptida C 27-33. Prekursor proinsulin dalam proses biosintesisnya adalah preproinsulin, yang berbeda dari preproinsulin dengan adanya rantai peptida lain yang terdiri dari 23 asam amino dan melekat pada ujung bebas rantai B. Berat molekul preproinsulin adalah 11.500 dalton. Preproinsulin dengan cepat berubah menjadi proinsulin pada polisom. Dari aparatus Golgi (kompleks lamelar), insulin, peptida C, dan sebagian proinsulin memasuki vesikel, tempat preproinsulin mengikat seng dan disimpan dalam keadaan kristal. Di bawah pengaruh berbagai rangsangan, vesikel bergerak ke membran sitoplasma dan melepaskan insulin dalam bentuk terlarut ke dalam ruang prekapiler melalui emiositosis.

Stimulator sekresi yang paling kuat adalah glukosa, yang berinteraksi dengan reseptor membran sitoplasma. Respon insulin terhadap efeknya adalah dua fase: fase pertama - cepat - sesuai dengan pelepasan cadangan insulin yang disintesis (kumpulan pertama), yang kedua - lambat - mencirikan kecepatan sintesisnya (kumpulan kedua). Sinyal dari enzim sitoplasma - adenilat siklase - ditransmisikan ke sistem cAMP, memobilisasi kalsium dari mitokondria, yang berpartisipasi dalam pelepasan insulin. Selain glukosa, asam amino (arginin, leusin), glukagon, gastrin, sekretin, pankreozim, polipeptida penghambat lambung, neurotensin, bombesin, obat sulfanilamida, stimulan beta-adrenergik, glukokortikoid, STH, ACTH memiliki efek stimulasi pada pelepasan dan sekresi insulin. Hipoglikemia, somatostatin, asam nikotinat, diazoksida, stimulasi alfa-adrenergik, fenitoin, dan fenotiazin menekan sekresi dan pelepasan insulin.

Insulin dalam darah bebas (insulin imunoreaktif, IRI) dan terikat pada protein plasma. Degradasi insulin terjadi di hati (hingga 80%), ginjal, dan jaringan adiposa di bawah pengaruh glutathione transferase dan glutathione reductase (di hati), insulinase (di ginjal), enzim proteolitik (di jaringan adiposa). Proinsulin dan C-peptida juga mengalami degradasi di hati, tetapi jauh lebih lambat.

Insulin memiliki banyak efek pada jaringan yang bergantung pada insulin (hati, otot, jaringan adiposa). Insulin tidak memiliki efek langsung pada jaringan ginjal dan saraf, lensa, dan eritrosit. Insulin adalah hormon anabolik yang meningkatkan sintesis karbohidrat, protein, asam nukleat, dan lemak. Efeknya pada metabolisme karbohidrat diekspresikan dalam peningkatan transpor glukosa ke dalam sel-sel jaringan yang bergantung pada insulin, stimulasi sintesis glikogen di hati, dan penekanan glukoneogenesis dan glikogenolisis, yang menyebabkan penurunan kadar gula darah. Efek insulin pada metabolisme protein diekspresikan dalam stimulasi transpor asam amino melalui membran sitoplasma sel, sintesis protein, dan penghambatan pemecahannya. Partisipasinya dalam metabolisme lemak ditandai dengan penyertaan asam lemak dalam trigliserida jaringan adiposa, stimulasi sintesis lipid, dan penekanan lipolisis.

Efek biologis insulin disebabkan oleh kemampuannya untuk mengikat reseptor spesifik pada membran sitoplasma sel. Setelah mengikatnya, sinyal ditransmisikan melalui enzim yang tertanam di dalam membran sel - adenilat siklase - ke sistem cAMP, yang, dengan partisipasi kalsium dan magnesium, mengatur sintesis protein dan penggunaan glukosa.

Konsentrasi basal insulin, yang ditentukan secara radioimunologi, adalah 15-20 μU/ml pada individu sehat. Setelah pemberian glukosa oral (100 g), kadarnya meningkat 5-10 kali lipat dibandingkan kadar awal setelah 1 jam. Laju sekresi insulin saat perut kosong adalah 0,5-1 U/jam, dan setelah makan meningkat menjadi 2,5-5 U/jam. Sekresi insulin meningkat akibat stimulasi parasimpatis dan menurun akibat stimulasi simpatis.

Glukagon adalah polipeptida rantai tunggal dengan berat molekul 3485 dalton. Glukagon terdiri dari 29 residu asam amino. Glukagon dipecah dalam tubuh oleh enzim proteolitik. Sekresi glukagon diatur oleh glukosa, asam amino, hormon gastrointestinal, dan sistem saraf simpatik. Glukagon ditingkatkan oleh hipoglikemia, arginin, hormon gastrointestinal, terutama pankreozim, faktor yang merangsang sistem saraf simpatik (aktivitas fisik, dll.), dan penurunan kadar asam lemak bebas dalam darah.

Produksi glukagon dihambat oleh somatostatin, hiperglikemia, dan peningkatan kadar asam lemak bebas dalam darah. Kandungan glukagon dalam darah meningkat pada diabetes melitus dekompensasi dan glukagonoma. Waktu paruh glukagon adalah 10 menit. Glukagon dinonaktifkan terutama di hati dan ginjal dengan memecahnya menjadi fragmen tidak aktif di bawah pengaruh enzim karboksipeptidase, tripsin, kimotripsin, dll.

Mekanisme utama kerja glukagon ditandai dengan peningkatan produksi glukosa oleh hati dengan merangsang pemecahannya dan mengaktifkan glukoneogenesis. Glukagon mengikat reseptor membran hepatosit dan mengaktifkan enzim adenilat siklase, yang merangsang pembentukan cAMP. Hal ini menyebabkan akumulasi bentuk aktif fosforilase, yang berpartisipasi dalam proses glukoneogenesis. Selain itu, pembentukan enzim glikolitik utama ditekan dan pelepasan enzim yang terlibat dalam proses glukoneogenesis dirangsang. Jaringan lain yang bergantung pada glukagon adalah jaringan adiposa. Dengan mengikat reseptor adiposit, glukagon meningkatkan hidrolisis trigliserida dengan pembentukan gliserol dan asam lemak bebas. Efek ini dicapai dengan merangsang cAMP dan mengaktifkan lipase peka hormon. Peningkatan lipolisis disertai dengan peningkatan asam lemak bebas dalam darah, inklusi mereka di hati dan pembentukan asam keto. Glukagon merangsang glikogenolisis pada otot jantung, yang meningkatkan curah jantung, melebarkan arteriol dan mengurangi resistensi perifer total, mengurangi agregasi trombosit, sekresi gastrin, pankreozim dan enzim pankreas. Pembentukan insulin, hormon somatotropik, kalsitonin, katekolamin, dan ekskresi cairan dan elektrolit dalam urin meningkat di bawah pengaruh glukagon. Kadar basalnya dalam plasma darah adalah 50-70 pg/ml. Setelah mengonsumsi makanan berprotein, selama puasa, pada penyakit hati kronis, gagal ginjal kronis, dan glukagonoma, kandungan glukagon meningkat.

Somatostatin adalah tetradekapeptida dengan berat molekul 1600 dalton, terdiri dari 13 residu asam amino dengan satu jembatan disulfida. Somatostatin pertama kali ditemukan di hipotalamus anterior, dan kemudian di ujung saraf, vesikel sinaptik, pankreas, saluran pencernaan, kelenjar tiroid, dan retina. Jumlah hormon terbesar terbentuk di hipotalamus anterior dan sel-D pankreas. Peran biologis somatostatin adalah untuk menekan sekresi hormon somatotropik, ACTH, TSH, gastrin, glukagon, insulin, renin, sekretin, peptida lambung vasoaktif (VGP), jus lambung, enzim pankreas, dan elektrolit. Ini mengurangi penyerapan xilosa, kontraktilitas kandung empedu, aliran darah di organ internal (sebesar 30-40%), peristaltik usus, dan juga mengurangi pelepasan asetilkolin dari ujung saraf dan rangsangan listrik saraf. Waktu paruh somatostatin yang diberikan secara parenteral adalah 1-2 menit, yang memungkinkan kita untuk menganggapnya sebagai hormon dan neurotransmitter. Banyak efek somatostatin dimediasi melalui pengaruhnya terhadap organ dan jaringan yang disebutkan di atas. Mekanisme kerjanya pada tingkat sel masih belum jelas. Kandungan somatostatin dalam plasma darah individu yang sehat adalah 10-25 pg/l dan meningkat pada pasien dengan diabetes melitus tipe I, akromegali, dan tumor sel D pankreas (somatostatinoma).

Peran insulin, glukagon, dan somatostatin dalam homeostasis. Insulin dan glukagon memainkan peran utama dalam keseimbangan energi tubuh, mempertahankannya pada tingkat tertentu dalam berbagai keadaan tubuh. Selama puasa, kadar insulin dalam darah menurun, dan glukagon meningkat, terutama pada hari ke-3-5 puasa (sekitar 3-5 kali). Peningkatan sekresi glukagon menyebabkan peningkatan pemecahan protein dalam otot dan meningkatkan proses glukoneogenesis, yang membantu mengisi kembali cadangan glikogen di hati. Dengan demikian, kadar glukosa yang konstan dalam darah, yang diperlukan untuk berfungsinya otak, eritrosit, dan medula ginjal, dipertahankan dengan meningkatkan glukoneogenesis, glikogenolisis, menekan penggunaan glukosa oleh jaringan lain di bawah pengaruh peningkatan sekresi glukagon dan mengurangi konsumsi glukosa oleh jaringan yang bergantung pada insulin sebagai akibat dari penurunan produksi insulin. Pada siang hari, jaringan otak menyerap 100 hingga 150 g glukosa. Hiperproduksi glukagon merangsang lipolisis, yang meningkatkan kadar asam lemak bebas dalam darah, yang digunakan oleh jantung dan otot-otot lain, hati, dan ginjal sebagai bahan energi. Selama puasa yang berkepanjangan, asam keto yang terbentuk di hati juga menjadi sumber energi. Selama puasa alami (semalaman) atau selama jeda panjang dalam asupan makanan (6-12 jam), kebutuhan energi jaringan tubuh yang bergantung pada insulin dipertahankan oleh asam lemak yang terbentuk selama lipolisis.

Setelah makan (karbohidrat), kadar insulin meningkat cepat dan kadar glukagon menurun dalam darah. Yang pertama menyebabkan percepatan sintesis glikogen dan penggunaan glukosa oleh jaringan yang bergantung pada insulin. Makanan berprotein (misalnya, 200 g daging) merangsang peningkatan tajam konsentrasi glukagon dalam darah (sebesar 50-100%) dan peningkatan insulin yang tidak signifikan, yang berkontribusi pada peningkatan glukoneogenesis dan peningkatan produksi glukosa oleh hati.

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