Kasos endokrininė funkcija

Kasa yra pilvo ertmės užpakalinėje sienelėje, už skrandžio, L1-L2 lygyje ir tęsiasi nuo dvylikapirštės žarnos iki blužnies kaulo. Jos ilgis yra apie 15 cm, svoris - apie 100 g. Kasa turi galvą, esančią dvylikapirštės žarnos lanke, kūną ir uodegą, siekiančią blužnies kaulą ir esančią retroperitoniškai. Kasą krauju aprūpina blužnies ir viršutinė mezenterinė arterija. Veninis kraujas patenka į blužnies ir viršutinę mezenterinę venas. Kasą inervuoja simpatiniai ir parasimpatiniai nervai, kurių galinės skaidulos liečiasi su salelių ląstelių membrana.

Kasa atlieka egzokrininę ir endokrininę funkcijas. Pastarąją atlieka Langerhanso salelės, kurios sudaro apie 1–3 % liaukos masės (nuo 1 iki 1,5 mln.). Kiekvienos salelės skersmuo yra apie 150 µm. Vienoje salelėje yra nuo 80 iki 200 ląstelių. Yra keletas jų tipų, priklausomai nuo jų gebėjimo išskirti polipeptidinius hormonus. A ląstelės gamina gliukagoną, B ląstelės – insuliną, o D ląstelės – somatostatiną. Taip pat atrasta nemažai salelių ląstelių, kurios turėtų gaminti vazoaktyvų intersticinį polipeptidą (VIP), virškinamojo trakto peptidą (GIP) ir kasos polipeptidą. B ląstelės yra lokalizuotos salelės centre, o likusios – jos periferijoje. Didžiąją masės dalį – 60 % ląstelių – sudaro B ląstelės, 25 % – A ląstelės, 10 % – D ląstelės, o likusi dalis – 5 % masės.

Insulinas susidaro B ląstelėse iš savo pirmtako proinsulino, kuris sintetinamas šiurkščiojo endoplazminio tinklo ribosomose. Proinsuliną sudaro 3 peptidinės grandinės (A, B ir C). A ir B grandinės yra sujungtos disulfidiniais tilteliais, o C peptidas jungia A ir B grandines. Proinsulino molekulinė masė yra 9000 daltonų. Susintetintas proinsulinas patenka į Goldžio aparatą, kur proteolitiniai fermentai jį suskaido į C peptido molekulę, kurios molekulinė masė yra 3000 daltonų, ir insulino molekulę, kurios molekulinė masė yra 6000 daltonų. Insulino A grandinę sudaro 21 aminorūgšties liekana, B grandinę – 30, o C peptidą – 27–33. Proinsulino pirmtakas jo biosintezės procese yra preproinsulinas, kuris nuo pirmojo skiriasi tuo, kad jame yra kita peptidinė grandinė, susidedanti iš 23 aminorūgščių ir pritvirtinta prie laisvojo B grandinės galo. Preproinsulino molekulinė masė yra 11 500 daltonų. Jis greitai virsta proinsulinu ant polisomų. Iš Goldžio aparato (plokštelinio komplekso) insulinas, C-peptidas ir iš dalies proinsulinas patenka į pūsleles, kur pirmasis jungiasi su cinku ir nusėda kristalinėje būsenoje. Veikiamos įvairių dirgiklių, pūslelės juda į citoplazminę membraną ir emiocitozės būdu išskiria ištirpusį insuliną į prekapiliarinę erdvę.

Galingiausias jo sekrecijos stimuliatorius yra gliukozė, kuri sąveikauja su citoplazminės membranos receptoriais. Insulino atsakas į jo poveikį yra dviejų fazių: pirmoji fazė – greita – atitinka susintetinto insulino atsargų išsiskyrimą (1-asis telkinys), antroji – lėta – apibūdina jo sintezės greitį (2-asis telkinys). Signalas iš citoplazminio fermento – adenilato ciklazės – perduodamas į cAMP sistemą, mobilizuodamas kalcį iš mitochondrijų, kurios dalyvauja insulino išsiskyrime. Be gliukozės, insulino išsiskyrimą ir sekreciją stimuliuoja aminorūgštys (argininas, leucinas), gliukagonas, gastrinas, sekretinas, pankreoziminas, skrandžio slopinamasis polipeptidas, neurotenzinas, bombezinas, sulfanilamido vaistai, beta adrenerginiai stimuliatoriai, gliukokortikoidai, STH, AKTH. Hipoglikemija, somatostatinas, nikotino rūgštis, diazoksidas, alfa adrenerginė stimuliacija, fenitoinas ir fenotiazinai slopina insulino sekreciją ir išsiskyrimą.

Kraujyje esantis insulinas yra laisvas (imunoreaktyvus insulinas, IRI) ir susijungęs su plazmos baltymais. Insulino skaidymas vyksta kepenyse (iki 80%), inkstuose ir riebaliniame audinyje, veikiant glutationo transferazei ir glutationo reduktazei (kepenyse), insulinazei (inkstuose), proteolitiniams fermentams (riebaliniame audinyje). Proinsulinas ir C-peptidas taip pat skaidomi kepenyse, bet daug lėčiau.

Insulinas turi daugialypį poveikį nuo insulino priklausomiems audiniams (kepenims, raumenims, riebaliniam audiniui). Jis neturi tiesioginio poveikio inkstų ir nerviniam audiniui, lęšiukui ir eritrocitams. Insulinas yra anabolinis hormonas, kuris skatina angliavandenių, baltymų, nukleorūgščių ir riebalų sintezę. Jo poveikis angliavandenių metabolizmui pasireiškia padidėjusia gliukozės pernaša į insulino priklausomų audinių ląsteles, glikogeno sintezės stimuliavimu kepenyse ir gliukoneogenezės bei glikogenolizės slopinimu, dėl kurio sumažėja cukraus kiekis kraujyje. Insulino poveikis baltymų metabolizmui pasireiškia aminorūgščių pernašos per ląstelių citoplazminę membraną stimuliavimu, baltymų sinteze ir jų skaidymo slopinimu. Jo dalyvavimui riebalų metabolizme būdingas riebalų rūgščių įtraukimas į riebalinio audinio trigliceridus, lipidų sintezės stimuliavimas ir lipolizės slopinimas.

Biologinis insulino poveikis atsiranda dėl jo gebėjimo prisijungti prie specifinių ląstelės citoplazminės membranos receptorių. Prisijungęs prie jų, signalas perduodamas per ląstelės membranoje įmontuotą fermentą – adenilato ciklazę – į cAMP sistemą, kuri, dalyvaujant kalciui ir magniui, reguliuoja baltymų sintezę ir gliukozės panaudojimą.

Radioimunologiškai nustatyta bazinė insulino koncentracija sveikiems asmenims yra 15–20 μU/ml. Po geriamojo gliukozės kiekio (100 g) jo lygis po 1 valandos padidėja 5–10 kartų, palyginti su pradiniu. Insulino sekrecijos greitis nevalgius yra 0,5–1 U/val., o po valgio padidėja iki 2,5–5 U/val. Insulino sekreciją padidina parasimpatinė stimuliacija ir sumažina simpatinė stimuliacija.

Gliukagonas yra vienos grandinės polipeptidas, kurio molekulinė masė yra 3485 daltonai. Jį sudaro 29 aminorūgščių liekanos. Organizme jį skaido proteolitiniai fermentai. Gliukagono sekreciją reguliuoja gliukozė, aminorūgštys, virškinimo trakto hormonai ir simpatinė nervų sistema. Ją sustiprina hipoglikemija, argininas, virškinimo trakto hormonai, ypač pankreoziminas, simpatinę nervų sistemą stimuliuojantys veiksniai (fizinis aktyvumas ir kt.) ir laisvųjų riebalų rūgščių kiekio kraujyje sumažėjimas.

Gliukagono gamybą slopina somatostatinas, hiperglikemija ir padidėjęs laisvųjų riebalų rūgščių kiekis kraujyje. Gliukagono kiekis kraujyje didėja sergant dekompensuotu cukriniu diabetu ir gliukagonoma. Gliukagono pusinės eliminacijos laikas yra 10 minučių. Jis inaktyvuojamas daugiausia kepenyse ir inkstuose, skylant į neaktyvius fragmentus, veikiant karboksipeptidazės, tripsino, chimotripsino ir kt. fermentams.

Pagrindinis gliukagono veikimo mechanizmas pasižymi gliukozės gamybos padidėjimu kepenyse, stimuliuojant jos skaidymą ir aktyvuojant gliukoneogenezę. Gliukagonas jungiasi prie hepatocitų membranų receptorių ir aktyvuoja fermentą adenilato ciklazę, kuri stimuliuoja cAMP susidarymą. Tai veda prie aktyvios fosforilazės formos, kuri dalyvauja gliukoneogenezės procese, kaupimosi. Be to, slopinamas pagrindinių glikolizės fermentų susidarymas ir stimuliuojamas fermentų, dalyvaujančių gliukoneogenezės procese, išsiskyrimas. Kitas nuo gliukagono priklausomas audinys yra riebalinis audinys. Prisijungdamas prie adipocitų receptorių, gliukagonas skatina trigliceridų hidrolizę, susidarant gliceroliui ir laisvosioms riebalų rūgštims. Šis poveikis pasiekiamas stimuliuojant cAMP ir aktyvuojant hormonams jautrią lipazę. Padidėjusią lipolizę lydi laisvųjų riebalų rūgščių kiekio padidėjimas kraujyje, jų įtraukimas į kepenis ir keto rūgščių susidarymas. Gliukagonas stimuliuoja glikogenolizę širdies raumenyje, o tai padidina širdies išstūmimą, plečia arterioles ir sumažina bendrą periferinį pasipriešinimą, sumažina trombocitų agregaciją, gastrino, pankreozimino ir kasos fermentų sekreciją. Veikiant gliukagonui, padidėja insulino, somatotropinio hormono, kalcitonino, katecholaminų susidarymas, skysčių ir elektrolitų išsiskyrimas su šlapimu. Jo bazinis lygis kraujo plazmoje yra 50–70 pg/ml. Pavalgius baltyminio maisto, nevalgius, sergant lėtinėmis kepenų ligomis, lėtiniu inkstų nepakankamumu ir gliukagonoma, gliukagono kiekis padidėja.

Somatostatinas yra tetradekapeptidas, kurio molekulinė masė yra 1600 daltonų, sudarytas iš 13 aminorūgščių liekanų su vienu disulfidiniu tilteliu. Somatostatinas pirmą kartą buvo atrastas priekiniame pagumburyje, vėliau – nervų galūnėse, sinapsinėse pūslelėse, kasoje, virškinamajame trakte, skydliaukėje ir tinklainėje. Didžiausias hormono kiekis susidaro priekiniame pagumburyje ir kasos D ląstelėse. Biologinis somatostatino vaidmuo yra slopinti somatotropinio hormono, AKTH, TSH, gastrino, gliukagono, insulino, renino, sekretino, vazoaktyvaus skrandžio peptido (VGP), skrandžio sulčių, kasos fermentų ir elektrolitų sekreciją. Jis sumažina ksilozės absorbciją, tulžies pūslės susitraukimą, kraujotaką vidaus organuose (30–40 %), žarnyno peristaltiką, taip pat sumažina acetilcholino išsiskyrimą iš nervų galūnių ir nervų elektrinį jaudrumą. Parenteraliai vartojamo somatostatino pusinės eliminacijos laikas yra 1–2 minutės, todėl jį galima laikyti hormonu ir neurotransmiteriu. Daugelis somatostatino poveikių pasireiškia per jo įtaką minėtiems organams ir audiniams. Jo veikimo mechanizmas ląstelių lygmeniu vis dar nėra aiškus. Sveikų asmenų kraujo plazmoje somatostatino kiekis yra 10–25 pg/l, o padidėja pacientams, sergantiems I tipo cukriniu diabetu, akromegalija ir kasos D ląstelių naviku (somatostatinoma).

Insulino, gliukagono ir somatostatino vaidmuo homeostazėje. Insulinas ir gliukagonas atlieka pagrindinį vaidmenį organizmo energijos balanse, palaikydami jį tam tikrame lygyje įvairiose organizmo būsenose. Pasninko metu insulino kiekis kraujyje mažėja, o gliukagono – padidėja, ypač 3–5 pasninko dieną (maždaug 3–5 kartus). Padidėjusi gliukagono sekrecija sukelia padidėjusį baltymų skaidymą raumenyse ir sustiprina gliukoneogenezės procesą, kuris padeda papildyti glikogeno atsargas kepenyse. Taigi, pastovus gliukozės kiekis kraujyje, būtinas smegenų, eritrocitų ir inkstų šerdies funkcionavimui, palaikomas sustiprinus gliukoneogenezę, glikogenolizę, slopinant gliukozės panaudojimą kituose audiniuose dėl padidėjusios gliukagono sekrecijos ir mažinant gliukozės suvartojimą nuo insulino priklausomuose audiniuose dėl sumažėjusios insulino gamybos. Per dieną smegenų audinys absorbuoja nuo 100 iki 150 g gliukozės. Gliukagono hiperprodukcija stimuliuoja lipolizę, dėl kurios padidėja laisvųjų riebalų rūgščių kiekis kraujyje, kurias širdis ir kiti raumenys, kepenys ir inkstai naudoja kaip energetinę medžiagą. Ilgalaikio badavimo metu kepenyse susidariusios keto rūgštys taip pat tampa energijos šaltiniu. Natūralaus badavimo metu (per naktį) arba per ilgas maisto vartojimo pertraukas (6–12 valandų) nuo insulino priklausomų organizmo audinių energijos poreikius palaiko lipolizės metu susidarančios riebalų rūgštys.

Pavalgius (angliavandenių), kraujyje pastebimas greitas insulino kiekio padidėjimas ir gliukagono kiekio sumažėjimas. Pirmasis sukelia glikogeno sintezės pagreitėjimą ir gliukozės panaudojimą nuo insulino priklausomuose audiniuose. Baltyminis maistas (pavyzdžiui, 200 g mėsos) skatina staigų gliukagono koncentracijos padidėjimą kraujyje (50–100%) ir nereikšmingą insulino padidėjimą, o tai prisideda prie gliukoneogenezės padidėjimo ir gliukozės gamybos padidėjimo kepenyse.

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