25.2: Glikoz Homeostazı: Pankreas Adacıkları ve İnsülin Salgılanması

Hacmin sadece %1-2'sini oluşturan pankreas adacıkları oldukça vaskülarize ve innerve edilmiş mini organlardır. İnsülin salgılayan β hücreleri de dahil olmak üzere beş endokrin hücre tipi içerirler. İnsülin, tek bir polipeptit zinciri olarak sentezlenir, preproinsülin, proinsüline işlenir ve son olarak insülin ve C-peptide dönüştürülür. Bu süreç karmaşıktır ve düzenlenir ve Golgi kompleksi, endoplazmik retikulum ve β hücresinin salgı granüllerini içerir.

İnsülin ve C-peptid, ekimolar miktarlarda birlikte salgılanır. İnsülinin, kapsamlı hepatik temizlenme nedeniyle 5-6 dakikalık bir yarı ömrü varken, bilinen fizyolojik bir işlevi veya reseptörü olmayan C-peptidin yarı ömrü yaklaşık 30 dakikadır. β hücresi ayrıca gastrointestinal motiliteyi ve glikoz emilim hızını etkileyen bir peptit olan Adacık Amiloid Peptidi (IAPP) veya amilin sentezler ve salgılar. Diyabet tedavisinde kullanılan bir ilaç olan pramlintid, IAPP'nin etkisini taklit eder.

İnsülin salgılanması, açlık ve beslenme sırasında kan glikoz konsantrasyonlarının stabil kalmasını sağlamak için sıkı bir şekilde düzenlenir. Bu düzenleme, çeşitli besinler, gastrointestinal hormonlar, pankreas hormonları ve otonomik nörotransmitterlerle etkileşime girerek elde edilir. Glikoz, amino asitler, yağ asitleri ve keton cisimleri insülin salgılanmasını teşvik eder. GLUT1, insan β hücrelerinde glikoz alımını aracılık ederek glikoz fosforilasyonuna ve ATP üretimine yol açar. Sonuç olarak, K_ATP kanalı kapanır ve Ca^2+ girişini ve insülin ekzositozunu teşvik eder. α hücrelerinden gelen glukagon insüline karşı koyarak glikoz homeostazını korur.

Hem adrenerjik hem de kolinerjik sinirler adacıkları zengin bir şekilde innerve eder. α_2 adrenerjik reseptörlerin uyarılması insülin salgılanmasını engellerken, β_2 adrenerjik reseptör agonistleri ve vagal sinir uyarımı salınımı artırır. Hipoglisemi, hipoksi, egzersiz ve otonom sinir sisteminin sempatik dalını aktive eden ciddi yanıklar gibi çeşitli durumlar, α_2 adrenerjik reseptörleri uyararak insülin salgılanmasını baskılar.

Pankreas, α, β, δ, PP ve ε endokrin hücrelerini kapsayan yüksek derecede vaskülarize ve innerve pankreas adacıklarından oluşur.

Bunlar arasında, β hücreler insülin üretir ve salgılar, bu da kandan fazla glikoz alımını kolaylaştırır.

Başlangıçta, endoplazmik retikulumda sentezlenen preproinsülin bölünür ve proinsüline katlanır, bu da Golgi aygıtına yer değiştirir ve veziküller içine alınır. Burada, enzimatik kırpma insülin ve C-peptid üretir.

İnsülin sekresyonu, GLUT1 yoluyla insan β hücrelerine giren glikoz tarafından tetiklenir, glikolitik yola giren glukoz-6-fosfat oluşturan glukokinaz aracılı fosforilasyona uğrar.

Ortaya çıkan ATP yükselmesi, hücre zarını depolarize ederek K_ATP kanalını inhibe eder.

Bu, voltaja bağlı Ca²⁺ kanal açılmasını tetikler, sitozolik Ca^{2 +} seviyelerini yükseltir ve veziküler ekzositoz ve insülin salınımını teşvik eder.

Hipoglisemi, hipoksi, egzersiz ve ciddi yanıklar gibi durumlar α₂ adrenoseptör-G_i protein eşleşmesini uyararak cAMP seviyelerini ve insülin sekresyonunu düşürür.