هورمون های لوزالمعده (گلوکاگن و انسولین)

هورمون های لوزالمعده هر فرد بالغ حدود ۵۰ تا ۷۵ گرم وزن دارد. جزء درون ریز این غده شامل دسته های سلولی متمایز از یکدیگر است که به نام جزایر لانگرهانس خوانده می شوند. نیم تا یک و نیم میلیون جزایر لانگرهانس در وزنی معادل یک گرم جای دارند.

لوزالمعده در ناحیه پشت شکم قرار گرفته است. دو هورمون اصلی لوزالمعده انسولین و گلوکاگون هستند. این هورمونها کنترل سطوح گلوکز پلاسما را بر عهده دارند. زمانی که سطح گلوکز پلاسما برای مثال بعد از خوردن غذا افزایش می یابد (هیپرگلیسمی)، لوزالمعده پیامهایی مبنی بر رهاسازی انسولین به درون خون دریافت میکند.

پانکراس تعادل گلوکز خون (قند) بدن را حفظ می کند.
هورمونهای اولیه پانکراس شامل انسولین و گلوکاگون هستند و هر دو قند خون را تنظیم می کنند.
دیابت شایع ترین اختلال مرتبط با پانکراس است.

یاخته های جزیره ای حاوی تعداد زیادی گرانول اند که محل ذخیره هورمونهای درون یاخته ای است.

آناتومی پانکراس

پانکراس یک غده پهن شده به طول ۶ اینچ است که در اعماق شکم ، بین معده و ستون فقرات قرار دارد. به دوازدهه که بخشی از روده کوچک است متصل است.

فقط حدود ۵٪ از پانکراس از سلولهای غدد درون ریز تشکیل شده است. این سلول ها به صورت گروهی درون لوزالمعده جمع شده و وقتی تحت میکروسکوپ بررسی می شوند ، مانند جزایر کوچک سلول هستند. این گروه از سلولهای غدد درون ریز لوزالمعده به عنوان جزایر پانکراس یا به طور خاص تر ، جزایر لانگرهانس (به نام دانشمندی که آنها را کشف کرده است) شناخته می شوند.

لوزالمعده یک اندام غده ای در ناحیه میانی فوقانی است ، با این وجود به صورت دو اندام در یک قسمت دیگر پر می شود:

ارگان برون ریز مربوط به معده
اندام غدد درون ریز هورمون رسان.

پانکراس به عنوان عضوی برون ریز ، کاتالیزورها را تخلیه می کند تا پروتئین ها ، لیپیدها ، قندها و اسیدهای نوکلئیک را از نظر تغذیه جدا کند.

پانکراس به عنوان عضوی غدد درون ریز ، هورمون های انسولین و گلوکاگون را ترشح می کند تا سطح گلوکز را برای مدت روز کنترل کند.

جزایر لانگرهانس یک وظیفه اساسی در هضم نشاسته و بنابراین در جذب گلوکز پلاسما دارند. این شامل:

گلیکولیز:تبدیل بی هوازی گلوکز به لاکتات. در RBC ، که در کلیه و عضلات اسکلتی انجام می شود.
گلیکوژنز:سنتز گلیکوژن از گلوکز. گلوکز به صورت گلیکوژن (در کبد ، عضله) ذخیره می شود و این برای حفظ غلظت گلوکز در پلاسما ثابت است.
گلیکوژنولیز:تجزیه گلیکوژن به گلوکز.
گلوکونئوژنز:تولید گلوکز از مولکولهای غیر قندی (اسیدهای آمینه ، لاکتات ، گلیسرول)
لیپولیز:تجزیه تری اسیل گلیسرول ها به گلیسرول و اسیدهای چرب آزاد.
لیپوژنز:سنتز تری اسیل گلیسرول ها.

هورمون های لوزالمعده پس از غذا مسئول ذخیره چربی و گلوکز به عنوان گلیکوژن هستند و بسیج ذخایر انرژی را به دلیل کمبود غذا ، استرس و فعالیت بدنی امکان پذیر می کند و همچنین غلظت گلوکز پلاسما را ثابت نگه دارید.

هورمون های اولیه ترشح شده از لوزالمعده عبارتند از:

گلوکاگون
انسولین
سوماتواستاتین
گاسترین(با تحریک سلولهای خاصی در معده برای تولید اسید به هضم غذا کمک می کند.)

آثار فیزیولوژیک انسولین و گلوکاگن شناخته ترین اثر انسولین کاهش گلوکز است. پایین آمدن گلوکز خون نتیجه افزایش برداشت گلوکز از خون، تسهیل ورود گلوکز به سلولها و کاهش ورود گلوکز از ذخایر کبدی به داخل خون است. انسولین دارای آثار دیگری نیز هست، از جمله برای ورود گلوکز به بیشتر سلولها، وجود انسولین ضروری است. انسولین تجزیه پروتئین ها را کاهش می دهد. انسولین موجب کاهش تجزیه چربیها و افزایش سنتز اسیدهای آزاد چرب می شود.

گلوکاگن آثاری کاملا متضاد با انسولین دارد که مهمترین آنها افزایش غلظت گلوکز خون است. این کار از طریق آزاد شدن گلوکز از کبد به داخل خون انجام می شود. علاوه بر این، گلوکاگن تجزیه چربیها را افزایش می دهد، به این ترتیب، عضلات مقدار بیشتری از اسیدهای آزاد چرب را برای تأمین انرژی مصرف می کنند و گلوکز بیشتری در اختیار یاخته های مغز قرار می گیرد.

انسولین

انسولین یک پپتید است که حاوی ۲۱ اسید آمینه با زنجیره α است و از طریق دو پل دی سولفید با یک زنجیره بتا ۳۰ اسید آمینه پیوند خورده است. پیش ماده انسولین پیش پروینوزولین است که حاوی یک توالی سیگنال است که بیشتر در شبکه آندوپلاسمی برداشته می شود و پیش ماده را به هورمون طرفدار خود تبدیل می کند که به آن پروینسولین می گویند. پروازولین پس از حذف پپتید C از هورمون طرفدار به انسولین تبدیل می شود.

گیرنده انسولین از ۲ زیر واحد α سلول خارج و دو زیر واحد β غشاemb تشکیل شده است. وقتی انسولین نزدیک گیرنده باشد ، به زیرواحدهای α گیرنده متصل می شود. این اتصال منجر به فسفوریلاسیون خودکار β-زیر واحد های گیرنده انسولین می شود. این زیرواحدهای β پس از آن به عنوان گیرنده تیروزین کیناز عمل می کنند که زیر واحد های گیرنده انسولین را فسفریله می کند. سپس سیگنال به سمت پایین دست به پروتئین های داخل سلولی می رود.

عملکرد انسولین در بدن

انسولین عمدتاً در پاسخ به افزایش سطح گلوکز در خون ترشح می شود. سطح بالاتر گلوکز باعث می شود که گلوکز وارد سلولهای B شود و به یک گلوکز-۶-فسفات تبدیل شود. این ATP سیتوزولی ایجاد می کند و منجر به بسته شدن کانالهای K + ATP منجر به دپلاریزاسیون می شود که منجر به باز شدن کانالهای Ca2 + ولتاژدار و افزایش سطح Ca2 سیتوزولی می شود و سلولهای انسولین و باز شدن کانالهای K + را مستقر می کند.

ترشح انسولین در طی هضم از طریق استیل کولین (عصب واگ) ، گاسترین ، ترشح تحریک می شود. اسیدهای آمینه خاصی مانند آرژنین و لوسین همچنین ترشح و همچنین اسیدهای چرب آزاد و برخی هورمونهای استروئیدی را تحریک می کنند. ترشح از طریق اپی نفرین و نوراپی نفرین مهار می شود. این موارد در صورت تشخیص هیپوگلیسمی توسط کانالهای گیرنده شیمیایی مرکزی و سپس دپولاریزاسیون فعال می شوند.

دپولاریزاسیون باعث باز شدن کانالهای Ca2 + ولتاژدار می شود و سطح Ca2 سیتوزولی افزایش می یابد و سلولهای انسولین و باز شدن کانالهای K + را آغاز می کند. ترشح انسولین در طی هضم از طریق استیل کولین (عصب واگ) ، گاسترین ، ترشح تحریک می شود.

انسولین بسیاری از اندام ها را تحت تأثیر قرار می دهد:

فیبرهای عضلانی اسکلتی را تحریک می کند تا گلوکز را مصرف کنید و آن را به گلیکوژن تبدیل کنید.
اسیدهای آمینه را از خون گرفته و به پروتئین تبدیل می کنند.
روی سلولهای کبدی عمل می کند
تحریک آنها برای برداشتن گلوکز از خون و در عین حال تبدیل آن به گلیکوژن
جلوگیری از تولید آنزیم هایی که در شکستن گلیکوژن و جلوگیری از “گلوکونئوژنز” نقش دارند. یعنی تبدیل چربی ها و پروتئین ها به گلوکز.
روی سلولهای چربی (چربی) عمل می کند تا جذب گلوکز و سنتز چربی را تحریک کند.
بر روی سلولهای هیپوتالاموس اثر می گذارد تا اشتها را کاهش دهد.
در چنین شرایطی ، انسولین با اتصال به گیرنده انسولین یک پروتئین غشایی تعبیه شده در غشای سلولی سلولهای واکنش دهنده ، این اثرات را فعال می کند.

گلوكاگون

یکی دیگر از هورمون های لوزالمعده گلوكاگون پپتیدی است كه از پروگلوكاگون (گلیسنتین) گرفته می شود. ترشح گلوکاگون توسط اسیدهای آمینه ، آرژنین و آلانین ، از پروتئین های هضم شده تحریک می شود و بعلاوه توسط هیپوگلیسمی به دلیل ورزش بدنی و نیروهای محرک دلسوز تحریک می شود. ترشح توسط گلوکز ، سوماتوستاتین و غلظت بالای اسیدهای چرب آزاد در پلاسما مانع می شود.

عملکرد

گلوکاگون به طور عمده انسولین را درگیر می کند. سیگنال گیرنده گلوکاگون از طریق cAMP پخش می شود. گلوکاگون باعث افزایش گلیکوژنولیز در کبد ، تحریک گلوکونئوژنز از لاکتات ، تخریب پروتئین و لیپولیز می شود. نقش اصلی آن حفظ غلظت منظم گلوکز بین وعده های غذایی است تا از تأمین انرژی مداوم اطمینان حاصل کند.

سوماتوستاتین

وقتی سطح سایر هورمون های لوزالمعده مانند انسولین و گلوکاگون بیش از حد بالا می رود ، سوماتواستاتین ترشح می شود تا تعادل گلوکز و یا نمک در خون را حفظ کند.

سوماتوستاتین در پاسخ به غلظت های بالاتر گلوکز و آرژنین در پلاسما آزاد می شود. از طریق مسیرهای پاراکرین ترشح انسولین و همچنین ترشح گلوکاگون را مهار می کند. در طی کمبود گلوکز ، این فرآیند به دلیل آزاد شدن کاتکول آمین های مهار کننده ترشح سوماتوستاتین اتفاق نمی افتد.

پلی پپتید پانکراس (PP)

سلولهای F جزایر یک پلی پپتید پانکراس ۳۶ آمینو اسید ترشح می کنند که باعث کاهش اشتها می شود. عملکرد PP این است که فعالیتهای ترشحی لوزالمعده را خود تنظیم کند (غدد درون ریز و برون ریز). همچنین بر روی سطح گلیکوژن کبدی و ترشحات دستگاه گوارش تأثیر دارد. ترشح آن در انسان بعد از وعده غذایی پروتئینی ، ناشتا ، ورزش و افت قند خون حاد افزایش می یابد و توسط سوماتواستاتین و گلوکز وریدی کاهش می یابد.