25.2: Гомеостаз глюкозы: островки поджелудочной железы и секреция инсулина

Островки поджелудочной железы, составляющие всего 1–2% объема, являются высоковаскуляризированными и иннервированными мини-органами. Они содержат пять типов эндокринных клеток, включая β-клетки, которые секретируют инсулин, который синтезируется в виде одной полипептидной цепи, препроинсулина, перерабатывается в проинсулин и, наконец, в инсулин и С-пептид. Этот процесс сложный и регулируемый, в нем участвуют комплекс Гольджи, эндоплазматический ретикулум и секреторные гранулы β-клетки.

Инсулин и С-пептид секретируются совместно в эквимолярных количествах. В то время как период полураспада инсулина составляет 5–6 минут из-за значительного печеночного клиренса, С-пептид, не имеющий известной физиологической функции или рецептора, имеет период полураспада около 30 минут. β-клетки также синтезируют и секретируют полипептид островкового амилоида (IAPP) или амилин, пептид, который влияет на моторику желудочно-кишечного тракта и скорость всасывания глюкозы. Прамлинтид, препарат, используемый при лечении диабета, имитирует действие IAPP.

Секреция инсулина строго регулируется для поддержания стабильной концентрации глюкозы в крови во время голодания и приема пищи. Эта регуляция достигается путем взаимодействия с различными питательными веществами, желудочно-кишечными гормонами, гормонами поджелудочной железы и автономными нейротрансмиттерами. Глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты и кетоновые тела способствуют секреции инсулина. GLUT1 опосредует поглощение глюкозы в β-клетках человека, что приводит к фосфорилированию глюкозы и выработке АТФ. В результате канал K_ATP закрывается, способствуя притоку Ca^2+ и экзоцитозу инсулина. Глюкагон из α-клеток противодействует инсулину, поддерживая гомеостаз глюкозы.

Как адренергические, так и холинергические нервы обильно иннервируют островки. Стимуляция α_2-адренергических рецепторов подавляет секрецию инсулина, тогда как агонисты β_2-адренергических рецепторов и стимуляция блуждающего нерва усиливают высвобождение. Различные состояния, такие как гипогликемия, гипоксия, физические упражнения и тяжелые ожоги, которые активируют симпатическую ветвь автономной нервной системы, подавляют секрецию инсулина путем стимуляции α_2-адренергических рецепторов.

Поджелудочная железа состоит из сильно васкуляризированных и иннервированных островков поджелудочной железы, охватывающих α, β, δ, PP и ε эндокринные клетки.

Среди них β клетки вырабатывают и секретируют инсулин, способствуя избыточному усвоению глюкозы из крови.

Первоначально препроинсулин, синтезированный в эндоплазматическом ретикулуме, расщепляется и сворачивается в проинсулин, который транслоцируется в аппарат Гольджи и заключается в везикулы. Здесь ферментативное клипирование генерирует инсулин и С-пептид.

Секреция инсулина запускается глюкозой, которая поступает в клетки β человека через GLUT1, подвергается глюкозо-опосредованному фосфорилированию с образованием глюкозо-6-фосфата, который поступает в гликолитический путь.

Результирующее повышение АТФ ингибирует_{К-канал АТФ}, деполяризуя клеточную мембрану.

Это запускает потенциал-зависимое открытие канала^Ca2+, повышая уровень цитозольного^Ca2+ и способствуя везикулярному экзоцитозу и высвобождению инсулина.

Такие состояния, как гипогликемия, гипоксия, физические упражнения и тяжелые ожоги, стимулируют связывание белка α₂ адренорецептор-G_i, снижая уровень цАМФ и секрецию инсулина.