Что такое глюкагон, функции и норма гормона. Функции глюкагона в организме человека Высокая концентрация глюкозы тормозит выработку глюкагона

Еще до того как был открыт инсулин были найдены различные группы клеток в островках поджелудочной железы.

Сам гормон глюкагон открыли Мерлин и Кимбалл в 1923 году, но этим открытием в то время мало кто заинтересовался, и только через 40 лет стало понятно, что этот гормон играет важнейшую физиологическую роль в осуществлении обмена кетоновых тел и глюкозы.

При этом его роль, как лекарственного препарата в настоящее время незначительна.

Химические свойства

Глюкагон является одноцепочным полипептидом, включающим 29 остатков аминокислот. Обнаружена значительная гомология между глюкагоном и иными гормонами полипептидной природы, такими как

1. секретин,
2. гасроингибирующий пептид,

Последовательность аминокислот данного гормона схожа у многих млекопитающих и одинакова у свиньи, человека, крысы и коровы он является гормоном поджелудочной железы.

До сих пор не выяснена физиологическая функция и роль пептидов – предшественников глюкагона. Но есть предположение, основанное на сложной регуляции процессинга препроглюкагона, что все они имеют особенные функции.

В клетках островков поджелудочной железы есть секреторные гранулы, в которых различают центральное ядро, состоящее из глюкагона, и наружный ободок из глицентина. L-клетки, расположенные в кишечнике, содержат гранулы, состоящие только из глицентина.

Скорее всего, в этих клетках поджелудочной железы отсутствует фермент, превращающий глицентин в глюкагон.

Оксинтомодулин стимулирует аденилатциклазу за счет связывания с рецепторами глюкагона, находящимися на гепатоцитах. Активность данного пептида равна около 20% от таковой глюкагона.

Глюкагоноподобный белок первого типа очень сильно активирует выделение инсулина, но при этом практически никак не влияет на гепатоциты.

Глицентин, глюкагоноподобные пептиды и оксинтомодулин обнаруживаются в основном в кишечнике. После удаления поджелудочной железы секреция глюкагога продолжается.

Регуляция секреции

Секреция глюкагона, и его синтез действие, за которое отвечает глюкоза пищи, а также инсулин, жирные кислоты и аминокислоты. Глюкоза является мощнейшим ингибитором образования глюкагона.

Более сильное влияние на секрецию и синтез этого гормона она оказывает при приеме внутрь, чем при внутривенном пути введения, это указывает и ее инструкция по применению.

Таким же образом глюкоза действует и на выделение инсулина. Скорее всего, данный эффект связан с действием пищеварительных гормонов и утрачивается при плохо компенсированном сахарном диабете (инсулинозависимом) или отсутствии его лечения.

Нет его и в культуре а-клеток. То есть можно сделать вывод, что влияние глюкозы на а-клетки, в какой-то степени, зависит от активации ею выделения инсулина. Секрецию и уровеньглюкагона также тормозят свободные жирные кислоты, соматостатин и кетоновые тела.

Большинство аминокислот усиливает секрецию как инсулина, так и действие глюкагона. Именно поэтому после употребления пищи, состоящей только из белков, у человека не начинается гипогликемия, опосредованная инсулином и все функции поджелудочной железы продолжают нормально работать.

Как и глюкоза, больший эффект аминокислоты оказывают при пероральном приеме, чем при инъекционном введении. То есть их эффект частично связан с пищеварительными гормонами. Кроме того, выделение глюкагона контролируется вегетативной нервной системой.

Секреция и синтез этого гормона усиливается при раздражении симпатических нервных волокон, отвечающих за иннервацию островков поджелудочной железы, а также при введении симпатомиметиков и адреностимуляторов.

Метаболизм и синтез глюкагона основаны на следующих принципах:

• Глюкагон подвергается быстрому разрушению в печени, плазме и почках, а также в некоторых тканях-мишенях.
• Его период полувыведения в плазме равен всего 3-6 минутам.
• Гормон утрачивает биологическую активность при отщеплении протеазами N-концевого остатка гистидина.

Механизм действия

Глюкагон соединяется с особым рецептором, расположенным на мембране клеток-мишеней. Этот рецептор является гликопротеидом с определенной молекулярной массой.

Полностью его структуру расшифровать пока не удалось, но известно, что он связан с Gj-белком, активирующим аденилатциклазу, и влияющую на его синтез.

Основной эффект глюкагона на гепатоциты происходит через циклическую АМФ. За счет модификации N-концевого участка молекулы глюкагона происходит его превращение в частичный агонист.

При сохранении сродства к рецептору, в значительной мере утрачивается его способность активировать аденилатциклазу. Такое поведение характерно для дез-Гис -[Глу9]-глюкагонамида и [Фен]-глюкагона.

Данный фермент определяет внутриклеточную концентрацию фруктозо-2,6-дифосфата, который оказывает влияние на гликогенолиз и глюконеогенез.

Если уровень глюкагона высокий и синтез проходит быстро, то при малом количестве инсулина происходит фосфорилирование 6-фосфофрукто-2-киназа/фруктозо-2,6-дифосфатазы и она начинает работать как фосфотаза.

При этом количество фруктозо-2,6-дифосфата в печени уменьшается. При высокой концентрации инсулина и малом количестве глюкагона начинается дефосфорилирование фермента, и он функционирует как киназа, увеличивая уровень фруктозо-2,6-дифосфата.

Это соединение приводит к активации фосфофруктокиназы – это фермент, ускоряющий лимитирующую реакцию гликолиза.

Таким образом, при высокой концентрации глюкагона происходит торможение гликолиза и усиление глюконеогенеза, а при большом содержании инсулина гликолиз активируется. Кетогенез и глюконеогенез подавляются.

Применение

Глюкагон, как и его синтез, предназначается для купирования тяжелых приступов гипогликемии при невозможности провести внутривенное вливание глюкозы. Инструкция по применению гормона достаточно четко все расписывает

Это обычно возникает у больных сахарным диабетом. Также этот гормон используется при лучевой диагностике для подавления моторики пищеварительного тракта. В данном случае, применению гормона есть альтернативы.

Глюкагон, применяемый в медицине, выделяют из поджелудочной железы свиней или коров. Это связано с тем, что аминокислоты глюкагона у этих животных расположены в одинаковом порядке. При гипогликемии гормон вводят внутримышечно, внутривенно или подкожно в количестве 1 мг

В экстренных случаях лучше использовать глюкагон и два первых пути введения. Через 10 минут наступает улучшение, что позволяет минимизировать риск заболеваний ЦНС.

Под действием глюкагона кратковременна, а может и вообще не наступить, если запасов гликогена в печени недостаточно. После нормализации состояния больному необходимо что-нибудь съесть или сделать инъекцию глюкозы, чтобы предотвратить повторный приступ гипогликемии. Наиболее частые побочные реакции на глюкагон – рвота и тошнота.

1. Данный гормон назначается перед проведением рентгеноконтрастного исследования отделов желудочно-кишечного тракта, перед МРТ и ретроградной идеографией для расслабления мускулатуры кишечника и желудка и улучшения их функции.
2. Глюкагон применяется для купирования спазмов при заболеваниях желчных путей и сфинктера Одди или при остром дивертикулите.
3. Как вспомогательный элемент при удалении камней из желчного пузыря с использованием петли Дормиа, а также при инвагинации кишечника и обструктивных процессах в пищеводе и улучшения их функции.
4. Секреция глюкагона применяется как средство экспериментальной диагностики при феохромоцитоме, так как он активирует выброс катехоламинов клетками этой опухоли.
5. Этот гормон применяется для лечения шока, так как оказывает инотропный эффект на сердце. Он эффективен у больных, принимающих бета-адреноблокаторы, потому что адреностимуляторы в таких случаях не действуют.

Unger постулировал, что метаболические расстройства при диабе­те определяются не только дефицитом инсулина, а что диабет представляет собой бигормональное нарушение, при котором важ­ное значение имеет относительная или абсолютная гиперглюка­гонемия . Доказательства важности изменения секреции глю­кагона в патогенезе диабета были получены в различных иссле­дованиях. У больных диабетом глюкоза не подавляет секрецию глюкагона, а введение белка или аминокислот вызывает гипер­секрецию его (рис. 10-34). В отличие от этого реакция глюкагона на гипогликемию у больных диабетом I типа снижена, что указывает на дефект рецепторов глюкозы на поверхности а-клеток . Кроме того, у экспериментальных животных диа­бет, вызываемый панкреатэктомией, сопровождается чрезмерной продукцией внепанкреатического глюкагона . Далее, снижение уровня глюкагона в плазме, вызываемое соматостатином, приво­дит к уменьшению степени диабетической гипергликемии .

Несмотря на привлекательность бигормональной теории, неко­торые данные вызывают серьезные сомнения в значимости глю­кагона или первичного нарушения функции а-клеток при спон­танном диабете у человека . Повышение уровня глюкаго­на в плазме (вызываемое инфузией этого гормона) до его уровня при диабете или других состояниях, сопровождающихся гипер­глюкагонемией, не нарушает толерантности к глюкозе у здоровых лиц и не снижает степени компенсации гликемии у больных диабетом, пока они получают инсулин . У лиц с удаленной поджелудочной железой внепанкреатический глюкагон не обра­зуется, однако гипергликемия и кетоз все же развиваются . Подобно этому, длительное подавление секреции глюкагона и ин­сулина с помощью соматостатина вызывает транзиторную гипо­гликемию, сменяющуюся гипергликемией натощак и избыточной продукцией глюкозы (т. е. диабетическое состояние), несмотря на продолжающееся подавление секреции глюкагона . У боль­ных с инсулинозависимым диабетом, у которых соматостатин существенно снижает уровень глюкозы после еды, этот эффект определяется в основном торможением всасывания углеводов и белков, а не повышением утилизации углеводов . Наконец, лечение инсулином приводит к ликвидации гиперглюкагонемии при диабете у человека и к восстановлению функции а-клеток при экспериментальном диабете .

Таким образом, основная роль глюкагона при диабете заклю­чается в том, что он усиливает последствия дефицита инсулина. Согласно этому, вызываемая приемом пищи секреция глюкагона у больного при некомпенсированном диабете увеличивает степень гипергликемии после еды. Кроме того, гиперглюкагонемия при диабетическом кетоацидозе усиливает кетогенез в печени .

Первичную роль в развитии гипергликемии глюкагон играет у больных с синдромом глюкагономы (см. далее).

Рис. 10-34. Влияние белковой пищи на уровень глюкагона в плазме и про­дукцию глюкозы органами брюшной полости (печенью) у здоровых лиц (1) и больных инсулинозависимым (I тип) диабетом (2). Содержание инсу­лина в плазме больных не определяли, поскольку они предварительно по­лучали его. Белковая пища обусловила выраженное повышение продукции глюкозы у больных диабетом, но не у здоровых лиц. Это различие было следствием чрезмерного повышения уровня глюкагона в плазме на фоне абсолютного дефицита инсулина (по данным Wharen J., Felig P., Hagenfeldt L., J. Clin. Invest., 1976, 57, 987).

Глюкагон - это белково-пептидный гормон, который образуется в островковом аппарате поджелудочной железы. За его синтез отвечают специальные альфа-клетки органа, синтезирующие исключительно эти соединения. Глюкагон (как кортизол и соматотропин) относится к контринсулярным гормонам, то есть оказывает на углеводный обмен воздействие, обратное инсулину. Выработка глюкагона необходима для поддержания адекватного уровня глюкозы крови, однако, избыточная продукция этого гормона является одним из механизмов развития сахарного диабета 2 типа.

Механизм действия глюкагона

Функции глюкагона в организме ограничены, но очень важны. Он повышает уровень глюкозы в крови путем активации гликогенолиза. Гликоген - это полисахарид, состоящий из мономера глюкозы, находящийся преимущественно в печени и мышцах.

При употреблении в пищу углеводов в желудочно-кишечном тракте происходит их расщепление. Полученная в процессе пищеварения глюкоза под действием инсулина превращается в гликоген, который является "запасным депо", необходимым для поддержания адекватного уровня гликемии в случае отсутствия в пище углеводов или повышения потребности в них (при физической нагрузке).

При понижении уровня гликемии вырабатываются и выделяются в кровь контринсулярные гормоны, которые разными путями повышают показатели глюкозы. Одним из них является глюкагон, механизм действия которого заключается в активации ферментов, необходимых для гликогенолиза, в результате чего из гликогена образуется глюкоза, расходуемая клетками в качестве энергетического субстрата.

Гормоны, отвечающие за углеводный обмен, способны к регуляции секреции друг друга. Повышение уровня глюкагона приводит к увеличению концентрации инсулина в крови.

Заболевания, связанные с нарушением эффектов гормона

В настоящий момент известно лишь об одном заболевании, в патогенезе которого достоверно определена роль глюкагона - сахарный диабет 2 типа. При данной патологии повышается синтез гормона, что приводит к избыточной активации гликогенолиза и повышению уровня гликемии. Стоит отметить, что повышение уровня глюкагона является лишь одним из множества звеньев патогенеза диабета и далеко не самым значимым.

Концентрацию глюкагона в крови для диагностики сахарного диабета не определяют. На сегодняшний день не разработаны лабораторные критерии и референсные интервалы, позволяющие четко отличить норму показателей от сахарного диабета. К тому же уровень гормона повышается при почечной и печеночной недостаточности, что делает данное исследование недостоверным.

Существуют сахароснижающие препараты, механизм действия которых связан в том числе с подавлением секреции глюкагона (агонисты глюкагоноподобного пептида 1 типа, ингибиторы дипептидилпептидазы-4).

Вторичный сахарный диабет может быть результатом избыточной секреции гормона - опухолью поджелудочной железы (глюкогономой). При данном заболевании уровень гликогена в разы превышает средне-популяционные значения. Кроме нарушений углеводного обмена, регистрируется панцитопения, некролитическая мигрирующая эритема, симптомы метастатического поражения печени и других внутренних органов (мучительные боли). Опухоль выявляется, как правило, достаточно поздно, в стадии, не подлежащей оперативному лечению.

Препарат на основе гликогена

На фармацевтическом рынке существует препарат глюкагона. Лекарственное средство предназначено для купирования гипогликемий. Данные состояния возникают преимущественно у пациентов с сахарным диабетом, находящихся на инсулинотерапии или принимающих препараты сульфонилмочевины.

Препарат выпускается в готовом виде в емкости, соединенной со шприцем, может быть использован для подкожных, внутримышечных или внутривенных инъекций. Возможность подкожного и внутримышечного введения делает данное лекарственное средство подходящим для оказания самопомощи (или для введения родственниками больного).

Препарат глюкагона

При массе тела от 20 кг вводится 1 мг медикаментозного средства, при меньшей массе - 500 мкг.

Противопоказан глюкагон при:

• феохромоцитоме;
• инсулиноме;
• глюкагономе;
• индивидуальной непереносимости.

Из побочных эффектов возможны:

• рвота, тошнота;
• кожные сыпи и зуд;
• артериальная гипертензия, синусовая тахикардия.

Стоит отметить, что введение препарата для купирования гипогликемии действенно только при наличии гликогена в печени. Лечение гипогликемического состояния у голодавших больных или пациентов, принимающих в пищу только белок и существенно ограничивших прием углеводов, с помощью данного лекарственного средства не эффективно.

Важным органом нашего тела является поджелудочная железа. Ею продуцируются несколько гормонов, влияющих на метаболизм организма. В их число входит глюкагон, это вещество, высвобождающее из клеток глюкозу. Кроме него поджелудочная генерирует , соматостатин и панкреатический полипептид. Соматостатин отвечает за ограничение выработки соматотропина и катехоламинов (адреналин, норадреналин). Пептид регулирует функционирование ЖКТ. Инсулин и глюкагон контролируют содержание основного источника энергии - глюкозы, причем эти 2 гормона прямо противоположны по действию. Что такое глюкагон, и какие еще функции он имеет, ответим в этой статье.

Выработка и деятельность глюкагона

Глюкагон является пептидным веществом, которое вырабатывается островками Лангерганса и другими клетками поджелудочной железы. Родителем этого гормона служит препроглюкагон.

Непосредственное влияние на синтез глюкагона оказывает глюкоза, полученная организмом с пищей. Также на синтез гормона влияют белковые продукты, принятые человеком во время еды. В них содержатся аргинин и аланин, которые повышают количество описываемого вещества в организме.

На синтез глюкагона влияет физическая работа и занятия спортом. Чем больше нагрузка, тем больше синтез гормона. Он также начинает усиленно вырабатываться при голоданиях. Как защитное средство, вещество продуцируется во время стрессов. На его всплеск влияет подъем уровня и .

Глюкагон служит для образования глюкозы из аминокислот белков. Таким образом, он обеспечивает необходимой для функционирования энергией все органы человеческого тела. В функции глюкагона входит:

• расщепление гликогена в печени и в мышцах, благодаря чему хранящийся там запас глюкозы выбрасывается в кровь и служит для энергетического обмена;
• расщепление липидов (жиров), что также ведет к энергетическому снабжению тела;
• образование глюкозы из продуктов, не относящихся к углеводам;
• обеспечение увеличения снабжения кровью почек;
• поднятие артериального давления;
• повышение сердечного пульса;
• спазмолитический эффект;
• увеличение содержания катехоламинов;
• стимуляция восстановления клеток печени;
• ускорение процесса выведения из организма натрия и фосфора;
• регулировка магниевого обмена;
• увеличение содержания кальция в клетках;
• вывод из клеток инсулина.

Надо заметить, что в мышцах глюкагон не поощряет выработку глюкозы, поскольку в них нет нужных рецепторов, реагирующих на гормон. Но из списка видно, что роль вещества в нашем теле достаточно велика.

Глюкагон и инсулин - 2 противоборствующих гормона. Инсулин служит для накопления глюкозы в клетках. Он вырабатывается при повышенном содержании глюкозы, сохраняя ее про запас. Механизм действия глюкагона состоит в том, что он освобождает глюкозу из клеток и направляет ее в органы тела для энергетического обмена. Надо еще учесть, что некоторые органы человека поглощают глюкозу, невзирая на функционирование инсулина. К ним относятся мозг головы, кишечник (его некоторые отделы), печень, обе почки. Чтобы обмен сахара в организме был уравновешен, нужны еще и другие гормоны - это кортизол, гормон страха адреналин, влияющий на рост костей и тканей .

Норма гормона и отклонения от нее

Норма гормона глюкагона зависит от возраста человека. У взрослых вилка между нижним и верхним значением меньше. Таблица выглядит следующим образом:

Отклонение от нормы объема гормона может свидетельствовать о патологии. В том числе, при определении пониженного количества вещества возможны:

• тяжелое кистозно-фиброзное поражение желез внутренней секреции и органов дыхания;
• хроническое воспаление поджелудочной железы;
• понижение уровня глюкагона бывает после операций по удалению поджелудочной.

Функциями глюкагона является устранение некоторых из вышеописанных патологий. Повышенное содержание вещества указывает на одну из ситуаций:

• повышение глюкозы в связи с заболеванием сахарным диабетом 1-ого типа;
• опухолевое поражение поджелудочной железы;
• острое воспаление поджелудочной;
• цирроз печени (перерождение клеток в опухолевую ткань);
• чрезмерное продуцирование глюкокортикоидов в связи с генерированием их опухолевыми клетками;
• недостаточность почек в хронической форме;
• психологический стресс.

В случае превышения или снижения гормона врач назначает другие исследования для точной постановки диагноза. Для определения уровня глюкагона делают биохимию крови.

Глюкагонсодержащие средства

Синтез Глюкагона проводят из гормона животных, пользуясь тем, что они имеют это вещество аналогичного строения. Лекарство выпускают в виде жидкости для инъекций и в виде таблеток для приема внутрь. Уколы ставят внутривенно или внутримышечно. Препарат назначают в следующих случаях:

• заболевание сахарным диабетом с пониженным содержанием глюкозы;
• дополнительное лечение при депрессиях;
• необходимость снять спазм отделов кишечника;
• для успокоения и выпрямления гладкой мускулатуры;
• при заболеваниях желчных путей;
• при лучевом исследовании желудка.

Инструкция описывает, что доза укола, который вводят внутривенно или, при невозможности колоть вену, внутримышечно, составляет 1 мл. После укола повышение уровня гормона, сопровождающееся увеличением количества глюкозы, наблюдается спустя 10 минут.

Препарат возможно применять для лечения детей. Если вес малыша составляет менее 20 кг, доза должна быть не более 0,5 мл. Для более тяжелых по весу детей дозировка составляет от 0,5 до 1 мл. При недостаточном эффекте от введения лекарства укол повторяют через 12 минут. Колоть надо в другое место.

Лечение детей и беременных женщин можно осуществлять только в поликлинике под контролем специалиста. При подготовке к лучевой диагностике вкалывают от 0,25 мг до 2 мг лекарства. Дозу, в зависимости от состояния больного и его веса, рассчитывает врач. Принимать препарат в любом виде без назначения врача категорически запрещено.

Если лекарство используется для экстренной помощи, после его приема необходимо поесть белковых продуктов, выпить чашку теплого подслащенного чая и лечь в постель на 2 часа.

Противопоказания к лечению Глюкагоном

Глюкагон запрещается применять для лечения в следующих случаях:

• опухолевое заболевание поджелудочной железы с продуцированием опухолевыми клетками инсулина;
• повышенное содержание сахара;
• при доброкачественной или злокачественной опухоли (феохромоцитоме), клетки которой генерируют катехоламины;
• при индивидуальной непереносимости лечебного средства.

Для раннего выявления противопоказаний к лечению гормоном требуются дополнительные диагностические процедуры. Побочным эффектом от приема Глюкагона может быть тошнота и позывы к рвоте. Если применение лекарства не дало ожидаемого результата, требуется ввести пациенту раствор глюкозы.

Препарат возможно применять для лечения беременных. Он задерживается плацентой и к плоду не поступает. В период кормления применение препарата возможно только под строгим контролем специалиста.

Если глюкоза ниже нормы, что делать?

До приезда врача можно повысить содержание глюкозы употреблением некоторых продуктов. Неплохо съесть 50 г меда, который содержит фруктозу, глюкозу и сахарозу естественного происхождения. Ведь вредна только искусственная фруктоза. А, если глюкагон и глюкоза не вырабатываются в достаточном количестве, чтобы снабжать нас глюкозой, необходимо принимать сахар в виде пищи.

Поможет восстановить силы чай с вареньем. После сильных перегрузок или нервного стресса полезно плотно поесть калорийными продуктами. В их список входят морепродукты, орехи, яблоки, сыры, тыквенные семечки, растительные масла. Пользу принесет отдых в проветренной комнате и крепкий сон.

Поджелудочная железа — вторая по величине железа , ее масса 60-100 г, длина 15-22 см.

Эндокринная активность поджелудочной железы осуществляется островками Лангерганса, которые состоят из разного типа клеток. Примерно 60% островкового аппарата поджелудочной железы составляют β-клетки. Они продуцируют гормон инсулин , который влияет на все виды обмена веществ, но прежде всего снижает уровень глюкозы в .

Таблица. Гормоны поджелудочной железы

Инсулин (полипептид) — это первый белок, полученный синтетически вне организма в 1921 г. Бейлисом и Банти.

Инсулин резко повышает проницаемость мембраны мышечных и жировых клеток для глюкозы. Вследствие этого скорость перехода глюкозы внутрь этих клеток увеличивается примерно в 20 раз по сравнению с переходом глюкозы в клетки в отсутствие инсулина. В мышечных клетках инсулин способствует синтезу гликогена из глюкозы, а в жировых клетках — жира. Под влиянием инсулина возрастает проницаемость и для аминокислот, из которых в клетках синтезируются белки.

Рис. Основные гормоны, влияющие на уровень глюкозы крови

Второй гормон поджелудочной железы глюкагон — выделяется а-клетками островков (примерно 20%). Глюкагон по химической природе полипептид, а по физиологическому воздействию антагонист инсулина. Глюкагон усиливает распад гликогена в печени и повышает уровень глюкозы в плазме крови. Глюкагон способствует мобилизации жира из жировых депо. Подобно глюкагону действует ряд гормонов: СТГ, глюкокортиконды, адреналин, тироксин.

Таблица. Основные эффекты инсулина и глюкагона

Третий гормон поджелудочной железы - соматостатин выделяется 5-клетками (примерно 1-2%). Соматостатин подавляет освобождение глюкагона и всасывание глюкозы в кишечнике.

Гипер- и гипофункция поджелудочной железы

При гипофункции поджелудочной железы возникает сахарный диабет. Он характеризуется целым рядом симптомов, возникновение которых связано с увеличением сахара в крови - гипергликемией. Повышенное содержание глюкозы в крови, а следовательно, и в клубочковом фильтрате приводит к тому, что эпителий почечных канальцев не реабсорбирует глюкозу полностью, поэтому она выделяется с мочой (глюкозурия). Возникает потеря сахара с мочой — сахарное мочеиспускание.

Количество мочи увеличено (полиурия) от 3 до 12, а в редких случаях до 25 л. Это связано с тем, что нереабсорбированная глюкоза повышает осмотическое давление мочи, которое удерживает в ней воду. Вода недостаточно всасывается канальцами, и количество выделяемой почками мочи оказывается увеличенным. Обезвоживание организма вызывает у больных диабетом сильную жажду, что приводит к обильному приему воды (около 10 л). В связи с выведением глюкозы с мочой резко увеличивается расходование белков и жиров в качестве веществ, обеспечивающих энергетический обмен организма.

Ослабление окисления глюкозы приводит к нарушению обмена жиров. Образуются продукты неполного окисления жиров — кетоновые тела, что приводит к сдвигу крови в кислую сторону — ацидозу. Накопление кетоновых тел и ацидоз могут вызвать тяжелое, угрожающее смертью состояние - диабетическую кому , которая протекает с потерей сознания, нарушением дыхания и кровообращения.

Гиперфункция поджелудочной железы — очень редкое заболевание. Избыточное содержание инсулина в крови вызывает резкое снижение сахара в ней - гипогликемию , что может привести к потере сознания - гипогликемическая кома. Это объясняется тем, что ЦНС очень чувствительна к недостатку глюкозы. Введение глюкозы снимает все эти явления.

Регуляция функции поджелудочной железы. Выработка инсулина регулируется механизмом отрицательной обратной связи в зависимости от концентрации глюкозы в плазме крови. Повышенное содержание глюкозы в крови способствует увеличению выработки инсулина; в условиях гипогликемии образование инсулина, наоборот, тормозится. Продукция инсулина может возрастать при стимуляции блуждающего нерва.

Эндокринная функция поджелудочной железы

Поджелудочная железа (масса у взрослого человека 70- 80 г) имеет смешанную функцию. Ацинозная ткань железы вырабатывает пищеварительный сок, который выводится в просвет двенадцатиперстной кишки. Эндокринную функцию в поджелудочной железе выполняют скопления (от 0,5 до 2 млн) клеток эпителиального происхождения, получившие название островков Лангерганса (Пирогова — Лангерганса) и составляющие 1-2% от ее массы.

Паракринная регуляция клеток островков Лангерганса

В островках имеются несколько видов эндокринных клеток:

• а-клетки (около 20%), образующие глюкагон;
• β-клетки (65-80%), синтезирующие инсулин;
• δ-клетки (2-8%), синтезирующие соматостатин;
• РР-клетки (менее 1%), продуцирующие панкреатический полипептид.

У детей младшего возраста имеются G-клетки, вырабатывающие гастрины. Основными гормонами поджелудочной железы, регулирующими обменные процессы, являются инсулин и глюкагон.

Инсулин — полипептид, состоящий из 2 цепей (А-цепь состоит из 21 аминокислотного остатка и В-цепь — из 30 аминокислотных остатков), связанных между собой дисульфидными мостиками. Инсулин транспортируется кровью преимущественно в свободном состоянии и его содержание составляет 16-160 мкЕД/мл (0,25-2,5 нг/мл). За сутки (3-клетки взрослого здорового человека продуцируют 35-50 Ед инсулина (примерно 0,6-1,2 Ед/кг массы тела).

Таблица. Механизмы транспорта глюкозы в клетку

Секреция инсулина

Секреция инсулина подразделяется на базальную, имеющую выраженный , и стимулированную пищей.

Базальная секреция обеспечивает оптимальный уровень глюкозы в крови и анаболических процессов в организме во время сна и в интервалах между приемом пищи. Она составляет около 1 ЕД/ч и на нее приходится 30-50% суточной секреции инсулина. Базальная секреция существенно снижается при длительной физической нагрузке или голодании.

Секреция, стимулированная пищей, — это усиление базальной секреции инсулина, вызванное приемом пищи. Ее объем составляет 50-70% от суточной. Эта секреция обеспечивает поддержание уровня глюкозы в крови в условиях се дополнительного поступления из кишечника, дает возможность се эффективного поглощения и утилизации клетками. Выраженность секреции зависит от времени суток, имеет двухфазный характер. Количество секретируемого в кровь инсулина примерно соответствует количеству принятых углеводов и составляет на каждые 10-12 г углеводов 1-2,5 Ед инсулина (утром 2-2,5 Ед, в обед — 1-1,5 Ед, вечером — около 1 Ед). Одной из причин такой зависимости секреции инсулина от времени суток является высокий уровень в крови контринсулярных гормонов (прежде всего кортизола) утром и его снижение к вечеру.

Рис. Механизм секреции инсулина

Первая (острая) фаза стимулированной секреции инсулина длится недолго и связана с экзоцитозом β-клетками гормона, уже накопленного в период между приемами пищи. Она обусловлена стимулирующим влиянием на β-клетки не столько глюкозы, сколько гормонов желудочно-кишечного тракта — гастрина, энтероглюкагона, глицентина, глюкагонподобного пептида 1, секретируемых в кровь во время приема пищи и пищеварения. Вторая фаза секреции инсулина обусловлена стимулирующим секрецию инсулина действием на р-клетки уже самой глюкозой, уровень которой в крови повышается в результате ее всасывания. Это действие и повышенная секреция инсулина продолжаются до тех пор, пока уровень глюкозы не достигнет нормального для данного человека, т.е. 3,33- 5,55 ммоль/л в венозной крови и 4,44 — 6,67 ммоль/л в капиллярной крови.

Инсулин действует на клетки-мишени, стимулируя 1-TMS-мембранные рецепторы, обладающие тирозинкиназной активностью. Основными клетками-мишенями инсулина являются гепатоциты печени, миоциты скелетной мускулатуры, адипоциты жировой ткани. Один из его важнейших эффектов — снижение уровня глюкозы в крови, инсулин реализует через усиление поглощения глюкозы из крови клетками-мишенями. Это достигается за счет активации работы в них трансмебранных переносчиков глюкозы (GLUT4), встраиваемых в плазматическую мембрану клеток-мишеней, и повышения скорости переноса глюкозы из крови в клетки.

Метаболизируется инсулин на 80% в печени, остальная часть в почках и в незначительном количестве в мышечных и жировых клетках. Период его полувыведения из крови — около 4 мин.

Основные эффекты инсулина

Инсулин является анаболическим гормоном и оказывает ряд эффектов на клетки-мишени различных тканей. Уже упоминалось, что один из основных его эффектов — понижение в крови уровня глюкозы реализуется за счет усиления ее поглощения клетками-мишенями, ускорения в них процессов гликолиза и окисления углеводов. Понижению уровня глюкозы способствует стимулирование инсулином синтеза гликогена в печени и в мышцах, подавление глюконеогенеза и гликогенолиза в печени. Инсулин стимулирует поглощение клетками-мишенями аминокислот, уменьшает катаболизм и стимулирует синтез белка в клетках. Он стимулирует также превращение в жиры глюкозы, накопление в адипоцитах жировой ткани триацилглицеролов и подавляет в них липолиз. Таким образом, инсулин оказывает общее анаболическое действие, усиливая в клетках-мишенях синтез углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот.

Инсулин оказывает на клетки и ряд других эффектов, которые в зависимости от скорости проявления делят на три группы. Быстрые эффекты реализуются через секунды после связывания гормона с рецептором, например поглощение глюкозы, аминокислот, калия клетками. Медленные эффекты развертываются через минуты от начала действия гормона — ингибирование активности ферментов катаболизма белков, активация синтеза белков. Отсроченные эффекты инсулина начинаются через часы после его связывания с рецепторами — транскрипция ДНК, трансляция мРНК, ускорение роста и размножения клеток.

Рис. Механизм действия инсулина

Основным регулятором базальной секреции инсулина является глюкоза. Повышение ее содержания в крови до уровня выше 4,5 ммоль/л сопровождается увеличением секреции инсулина по следующему механизму.

Глюкоза → облегченная диффузия с участием белка-транспортера GLUT2 в β-клетку → гликолиз и накопление АТФ → закрытие чувствительных к АТФ калиевых каналов → задержка выхода, накопление ионов К+ в клетке и деполяризация ее мембраны → открытие потенциалзависимых кальциевых каналов и поступление ионов Са 2+ в клетку → накопление ионов Са2+ в цитоплазме → усиление экзоцитоза инсулина. Секрецию инсулина стимулируют тем же способом при повышении уровней в крови галактозы, маннозы, β-кетокислоты, аргинина, лейцина, аланина и лизина.

Рис. Регуляция секреции инсулина

Гиперкалиемия, производные сульфонилмочевины (лекарственные средства для лечения сахарного диабета типа 2), блокируя калиевые каналы плазматической мембраны β-клеток, повышают их секреторную активность. Повышают секрецию инсулина: гастрин, секретин, энтероглюкагон, глицентин, глюкагонподобный пептид 1, кортизол, гормон роста, АКТГ. Увеличение секреции инсулина ацетилхолином наблюдается при активации парасимпатического отдела АНС.

Торможение секреции инсулина наблюдается при гипогликемии, под действием соматостатина, глюкагона. Тормозным действием обладают катехоламины, высвобождаемые при повышении активности СНС.

Глюкагон - пептид (29 аминокислотных остатков), образуемый а-клетками островкового аппарата поджелудочной железы. Транспортируется кровью в свободном состоянии, где его содержание составляет 40-150 пг/мл. Оказывает свои эффекты на клетки-мишени, стимулируя 7-ТМS-рецепторы и повышая в них уровень цАМФ. Период полураспада гормона — 5-10 мин.

Контринсулярное действие глюкогона:

• Стимулирует β-клетки островков Лангерганса, увеличивая секрецию инсулина
• Активирует инсулиназу печени
• Оказывает антагонистические эффекты на метаболизм

Схема функциональной системы, поддерживающей оптимальный для метаболизма уровень глюкозы крови

Основные эффекты глюкагона в организме

Глюкагон является катаболическим гормоном и антагонистом инсулина. В противоположность инсулину он повышает содержание глюкозы в крови за счет усиления гликогенолиза, подавления гликолиза и стимуляции глюконеогенеза в гепатоцитах печени. Глюкагон активирует липолиз, вызывает усиленное поступление жирных кислот из цитоплазмы в митохондрии для их β-окисления и образования кетоновых тел. Глюкагон стимулирует катаболизм белков в тканях и увеличивает синтез мочевины.

Секреция глюкагона усиливается при гипогликемии, снижении уровня аминокислот, гастрином, холецистокинином, кортизолом, гормоном роста. Усиление секреции наблюдается при повышении активности и стимуляции катехоламинами β-АР. Это имеет место при физической нагрузке, голодании.

Секреция глюкагона угнетается при гипергликемии, избытке жирных кислот и кетоновых тел в крови, а также под действием инсулина, соматостатина и секретина.

Нарушения эндокринной функции поджелудочной железы могут проявляться в виде недостаточной или избыточной секреции гормонов и приводить к резким нарушениям гомеостаза глюкозы — развитию гипер- или гипогликемии.

Гипергликемия - это повышение содержания глюкозы в крови. Она может быть острой и хронической.

Острая гипергликемия чаще всего является физиологической, так как обусловлена обычно поступлением глюкозы в кровь после еды. Ее продолжительность обычно не превышает 1-2 ч вследствие того, что гипергликемия подавляет выделение глюкагона и стимулирует секрецию инсулина. При увеличении содержания глюкозы в крови выше 10 ммоль/л, она начинает выводиться с мочой. Глюкоза является осмотически активным веществом, и ее избыток сопровождается повышением осмотического давления крови, что может привести к обезвоживанию клеток, развитию осмотического диуреза и потере электролитов.

Хроническая гипергликемия, при которой повышенный уровень глюкозы в крови сохраняется часы, сутки, недели и более, может вызывать повреждение многих тканей (в особенности кровеносных сосудов) и поэтому рассматривается как предпатологическое и (или) патологическое состояние. Она является характерным признаком целой группы заболеваний обмена веществ и нарушения функций эндокринных желез.

Одним из наиболее распространенных и тяжелых среди них является сахарный диабет (СД), которым страдают 5-6% населения. В экономически развитых странах число больных СД каждые 10-15 лет удваивается. Если СД развивается вследствие нарушения секреции инсулина β-клетками, то его называют сахарным диабетом 1-го типа — СД-1. Заболевание может развиться также и при понижении эффективности действия инсулина на клетки-мишени у людей старшего возраста, и его называют сахарный диабет 2-го типа- СД-2. При этом снижается чувствительность клеток-мишеней к действию инсулина, которая может сочетаться с нарушением секреторной функции р-клеток (выпадение 1-й фазы пищевой секреции).

Общим признаком СД-1 и СД-2 являются гипергликемия (повышение уровня глюкозы в венозной крови натощак выше 5,55 ммоль/л). Когда уровень глюкозы в крови повышается до 10 ммоль/л и более, глюкоза появляется в моче. Она повышает осмотическое давление и объем конечной мочи и это сопровождается полиурией (увеличением частоты и объема выделяемой мочи до 4-6 л/сут). У больного развивается жажда и повышенное потребление жидкостей (полидипсия) вследствие повышения осмотического давления крови и мочи. Гипергликемия (особенно при СД-1) часто сопровождается накоплением продуктов неполного окисления жирных кислот — оксимасляной и ацетоуксусной кислот (кетоновых тел), что проявляется появлением характерного запаха выдыхаемого воздуха и (или) мочи, развитием ацидоза. В тяжелых случаях это может стать причиной нарушения функции ЦНС — развития диабетической комы, сопровождаемой потерей сознания и гибелью организма.

Избыточное содержание инсулина (например, при заместительной инсулинотерапии или стимуляции его секреции препаратами сульфанилмочевины) ведет к гипогликемии. Ее опасность состоит в том, что глюкоза служит основным энергетическим субстратом для клеток мозга и при понижении ее концентрации или отсутствии нарушается работа мозга из-за нарушения функции, повреждения и (или) гибели нейронов. Если пониженный уровень глюкозы сохраняется достаточно долго, то может наступить смерть. Поэтому гипогликемия при снижении содержания глюкозы в крови менее 2,2-2,8 ммоль/л) рассматривается как состояние, при котором врач любой специальности должен оказать больному первую медицинскую помощь.

Гипогликемию принято делить на реактивную, возникающую после еды и натощак. Причиной реактивной гипогликемии является повышенная секреция инсулина после приема пищи при наследственном нарушении толерантности к сахарам (фруктозе или галактозе) или изменении чувствительности к аминокислоте лейцин, а также у больных с инсулиномой (опухолью β-клеток). Причинами гипогликемии натощак могут быть — недостаточность процессов гликогенолиза и (или) глюконеогенеза в печени и почках (например, при дефиците контринсулярных гормонов: глюкагона, катехоламинов, кортизола), избыточная утилизация глюкозы тканями, передозировка инсулина и др.

Гипогликемия проявляется двумя группами признаков. Состояние гипогликемии является для организма стрессом, в ответ на развитие которого повышается активность симпатоадреналовой системы, в крови возрастает уровень катехоламинов, которые вызывают тахикардию, мидриаз, дрожь, холодный пот, тошноту, ощущение сильного голода. Физиологическая значимость активации гипогликемией симпатоадреналовой системы заключается во включении в действие нейроэндокринных механизмов катехоламинов для быстрой мобилизации глюкозы в кровь и нормализации ее уровня. Вторая группа признаков гипогликемии связана с нарушением функции ЦНС. Они проявляются у человека снижением внимания, развитием головной боли, чувства страха, дезориентацией, нарушением сознания, судорогами, преходящими параличами, комой. Их развитие обусловлено резким недостатком энергетических субстратов в нейронах, которые не могут получать в достаточном количестве АТФ при недостатке глюкозы. Нейроны не располагают механизмами депонирования глюкозы в виде гликогена, подобно гепатоцитам или миоцитам.

Врач (в том числе стоматолог) должен быть готов к таким ситуациям и уметь оказать первую медицинскую помощь больным СД в случае гипогликемии. Прежде чем приступить к лечению зубов, необходимо выяснить, какими заболеваниями страдает пациент. При наличии у него СД надо расспросить пациента об его диете, используемых дозах инсулина и обычной физической нагрузке. Следует помнить, что стресс, испытываемый во время лечебной процедуры, является дополнительным риском развития гипогликемии у больного. Таким образом, врач-стоматолог должен иметь наготове сахар в любом виде — пакетики сахара, конфеты, сладкий сок или чай. При появлении у больного признаков гипогликемии, нужно немедленно прекратить лечебную процедуру и если больной в сознании, то дать ему сахар в любой форме через рот. Если состояние пациента ухудшается, следует незамедлительно принять меры для оказания эффективной врачебной помощи.