Поджелудочная железа: заведующая сахаром - ЖЕЛЕЗЫ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ: БОЖЬИ МЕЛЬНИЦЫ МЕЛЮТ МЕДЛЕННО, НО ВЕРНО

Поджелудочная железа обладает смешанной секрецией: часть ее клеток выделяет ряд пищеварительных ферментов через протоки в двенадцатиперстную кишку (внешняя секреция), а скопления других клеток, называемые островками Лангерганса, выделяют гормоны инсулин и глюкагон непосредственно в кровь (внутренняя секреция).Непрерывное выделение инсулина в кровь необходимо для того, чтобы глюкоза - основной источник энергии - могла свободно переходить из плазмы крови в ткани, а ее избыток - откладываться в печени в виде полимера гликогена (рис. 13.7).

Рис. 13.7. Поджелудочная железа: 1 - печень; 2 - желчный пузырь; 3 - общий желчный проток; 4 — головка поджелудочной железы; 5 - панкреатический проток;

6 - двенадцатиперстная кишка; 7 - сфинктер Одди

Инсулин вырабатывается в клетках железы сначала в виде “предшественника”, называемого проинсулином, который не оказывает физиологического воздействия на организм. Но затем “предшественник” под действием ферментов превращается в истинный гормон, обладающий очень высокой активностью. Уже готовый инсулин храниться в клетках будучи упакованным в специальные гранулы, причем количество запасенного инсулина в 10 раз превышает суточную потребность человеческого организма в этом гормоне.

Малые количества инсулина поступают из клеток поджелудочной железы з кровь постепенно, так как задача этого гормона - обеспечить поступление глюкозы, получаемой человеком с пищей, во все ткани организма. Напомним, что глюкоза является лучшим “топливом” для клеток, а нервные клетки используют для получения энергии только глюкозу. После того как человек поел, особенно что-нибудь содержащее большое количество сахаров, уровень глюкозы в крови естественно повышается. Но жить со сладким сиропом вместо крови невозможно, поэтому, как только уровень сахара в крови начинает возрастать, происходит выброс инсулина в кровь из поджелудочной железы, и глюкоза активно поступает из кровеносного русла в различные клетки. Обычно человек питается 3-4 раза в день, и, если глюкозу, поступающую с пищей, быстро израсходовать, мозг окажется “на голодном пайке”, что очень вредно. Можно вспомнить пример из детства, когда ребятишки, долгое время играющие в салочки, футбол или просто бегающие по двору, внезапно испытывают головокружение, сильную головную боль, тошноту. Мышцы, активно работающие при подвижных играх, в буквальном смысле слова съедают всю глюкозу, забирая ее из крови. Но мышцы могут использовать для энергетических затрат на движение и другие источники энергии, а вот мозг оказывается в критическом положении, и его работа нарушается. Если срочно дать выпить ребенку стакан сладкого горячего чая, содержащего много глюкозы, его состояние практически мгновенно улучшится.

Для осуществления своего биологического эффекта инсулин связывается с рецептором, расположенным в мембране клетки. Образовавшийся комплекс инсулин - рецептор меняет активность многих клеточных систем, в результате количество специальных белков-переносчиков глюкозы возрастает в несколько раз, что приводит к увеличению скорости проникновения глюкозы из крови в клетку в 20-40 раз.

Второй гормон поджелудочной железы - глюкагон - синтезируется в особых клетках островков Лангерганса и необходим для образования глюкозы из гликогена при нехватке ее в плазме крови. Гликоген - это полимер глюкозы. Полимер - это крупная молекула, построенная из более мелких молекул. Гликоген построен из молекул глюкозы, и его отложения в печени являются запасами сахара в человеческом организме. Как только уровень сахара в крови после съеденного торта возрастает, происходит выброс инсулина из поджелудочной железы, и гормон активирует работу ферментов, соединяющих молекулы глюкозы в полимерную молекулу гликогена, кроме того, он тормозит действие ферментов, расщепляющих гликоген. После еды, когда уровень глюкозы в крови повышен, секретируемый инсулин способствует быстрому поглощению глюкозы тканями для обеспечения их энергетических нужд, а также запасанию излишков глюкозы в виде гликогена в печени. В результате уровень глюкозы в крови возвращается к норме, ликвидируется основной стимул для выброса инсулина из клеток поджелудочной железы, и содержание этого гормона в крови быстро уменьшается до исходного. Таким образом, инсулин и глюкагон, оказывая противоположное действие на обмен углеводов, обеспечивают точное регулирование потребления организмом глюкозы.

Недостаток инсулина приводит к заболеванию, которое называется сахарным диабетом. При этом заболевании в крови наблюдается переизбыток глюкозы, тогда как в тканях организма сахара не хватает, что приводит к нарушению работы клеток и прежде всего нейронов мозга. В большинстве случаев это заболевание носит наследственный характер и проявляется чаще всего до 30 лет на фоне снижающейся активности клеток поджелудочной железы, вырабатывающей инсулин.

У взрослого человека содержание глюкозы в крови должно составлять около 80 мг на 100 мл крови. Таким образом, в крови каждого человека постоянно циркулирует чайная ложка растворенной глюкозы, которую организм может использовать практически моментально. В ответ на поступление глюкозы с пищей из поджелудочной железы в кровь выбрасывается инсулин, обеспечивающий ее потребление тканями и запасание в печени. При диабете инсулина не хватает, и глюкоза накапливается в крови. При увеличении содержания глюкозы в крови приблизительно в 2,5 раза она начинает выводиться из организма с мочой, в то время как в тканях организма ее катастрофически не хватает.

Повышенный сахар в моче (сладкая моча) - самый известный симптом диабета. Высокая концентрация глюкозы в моче приводит к увеличению объема мочи, достигающего 3-4 л, а иногда и 8-9 л в сутки вместо 2,0-2,5 л в сутки у здорового человека. При этом больной постоянно испытывает чувство жажды, у него повышается аппетит. Так как сахар при диабете не может проникать в ткани, то роль основного источника энергии переходит к жирам. Мозг, потребляющий не менее 20% всей энергии, необходимой организму, может использовать в качестве ее источника исключительно глюкозу, и жиры ее не заменят. Усиленный распад жиров приводит к образованию вредных продуктов (в частности, ацетона), закисляющих кровь. В результате этого дыханию больных диабетом присущ запах “гнилых груш”.

Наиболее распространенные осложнения диабета - различные поражения нервной системы: нарушается чувствительность периферических нервов; в конечностях возникают чувства слабости, тяжести, жжения; возможны судороги; уменьшается объем мышц конечностей; страдает иннервация внутренних органов. Довольно часто при диабете начинается гангрена конечностей. Но самое опасное осложнение - постоянное повреждение нейронов, которое в тяжелых случаях заканчивается диабетической комой и смертью больного.

Не успели ученые установить, что сахарный диабет возникает из-за нехватки инсулина, как оказалось, что все не так просто. У ряда больных с явно выраженными симптомами диабета инсулина в крови было даже больше нормы, но все равно сахар не мог проникать из кровеносного русла в ткани. Поэтому еще в 1936 г. диабет был подразделен на два разных заболевания: диабет 1-го типа и диабет 2-го типа.

В основе механизма развития сахарного диабета 1-го типа лежит недостаточность производства инсулина клетками поджелудочной железы, вызванное их разрушением под влиянием тех или иных вредных факторов (вирусная инфекция, стресс, аутоиммунные заболевания и др.). Диабет 1-го типа составляет 10-15% от всех случаев диабета и в большинстве случаев развивается в детском или подростковом возрасте. Основной метод лечения - инъекции инсулина, нормализующие обмен веществ организма. В отсутствие лечения диабет 1-го типа быстро развивается и приводит к возникновению тяжелых осложнений, таких как диабетическая кома, которая заканчивается смертью больного.

Сахарный диабет 2-го типа вызван совсем другими причинами. В этом случае островки Лангерганса вырабатывают достаточное количество инсулина, но ткани организма не могут на него реагировать, потому что происходят изменения в их строении. И хотя железа при этом “старается” выделять как можно больше инсулина для нормализации обмена глюкозы и уровень гормона в крови может быть даже выше нормы, реакции на гормон почте не происходит. А это значит, что механизм постепенного переноса глюкозы из крови в ткани не может функционировать, и глюкоза, как и при диабете 1-го типа, остается в крови. При диабете 2-го типа железа работает “на износ” и со временем выработка инсулина снижается, приходится вводить гормон при помощи инъекций.

Диабет 2-го типа встречается чаще, чем диабет 1-го типа (85-90% от всех случаев заболевания). Наиболее часто он возникает у людей старше 40 лет и, как правило, связан с ожирением. Развитие заболевания протекает медленно.

Современное лечение диабета включает комплексную терапию, состоящую из правильной диеты, препаратов инсулина, лекарств-стимуляторов - клеток поджелудочной железы, дозированных физических нагрузок и т. д. Хорошее знание эндокринологии позволяет врачам поддерживать больных в работоспособном состоянии. Только в России сахарным диабетом болеет около 8 млн человек, в развитых странах Европы и Америки - 6% населения.

Возможно состояние, причины которого противоположны причинам возникновения сахарного диабета. При опухолях поджелудочной железы может выделяться слишком много инсулина, глюкоза быстро потребляется тканями, и ее содержание в крови резко падает. То же самое происходит при передозировке инсулина. В результате нейронам мозга не хватает важнейшего “носителя энергии” и наступает инсулиновый шок, который, если быстро не ввести глюкозу, может привести больного к гибели.

Первыми роль нехватки инсулина в развитии сахарного диабета выяснили канадский врач Фредерик Бантинг и его ассистент - студент Чарльз Бест. Они работали в лаборатории профессора Маклеода в университете Торонто (Канада). Руководитель лаборатории никак не поддерживал работу молодых ученых и даже противодействовал ей. Тогда студент Чарльз Бест, не только помогавший Бантингу в лаборатории, но и игравший в университетской команде по бейсболу, стал отдавать все свои деньги, заработанные в спортивных состязаниях, на покупку собак и реактивов для опытов. В 1921 г. Бантинг и Бест разработали метод выделения чистого инсулина и сумели получить этот гормон. В январе 1922 г. 14-летний мальчик, умирающий от диабета, был спасен своевременной инъекцией инсулина. С тех пор количество спасенных людей исчисляется миллионами. В 1923 г. Нобелевский комитет присудил премию по физиологии и медицине Бантингу и Маклеоду(!) за “Открытие и выделение инсулина”. Бантинг отдал половину от своей части премии Бесту и всегда подчеркивал его роль в борьбе с сахарным диабетом.

Согласно легенде, открытию причин, вызывающих появление диабета, способствовал кот! Врачи замечали, что существует заболевание, при котором количество мочи у пациентов сильно возрастает. Но не более того. Однажды лаборант забыл пробирку с мочой диабетика на столе, а ночью лабораторный кот эту пробирку опрокинул, и моча высохла, оставив на столе белый след глюкозы. Утром лаборант увидел этот белый порошок и попробовал его на вкус. Так выяснилось, что в моче диабетиков много сахара.