Раздел: Краткая функциональная морфология поджелудочной железы

I. Краткая функциональная морфология поджелудочной железы

   1.1. Нормальная анатомия и гистология поджелудочной железы

Поджелудочная железа (ПЖ) является непарным железистым органом, расположенным в забрюшинном пространстве на уровне 1-2 поясничных позвонков. Длина железы в среднем составляет 18-22 см, средняя масса 80-100 г. В ней различают 3 анатомических отдела органа: головку, тело и хвост. Головка ПЖ прилежит к 12-ти перстной кишке, а хвост расположен в воротах селезенки. Впереди от ПЖ располагаются желудок и начальный отдел двенадцатиперстной кишки (ДПК). Головка ПЖ лежит в подковообразном изгибе ДПК (Рисунок 1). 


                      Рис.1. Топографическая анатомия поджелудочной железы.

Главный панкреатический (вирсунгов) проток (ГПП) ПЖ образуется путем слияния дольковых протоков и проходит в толще органа от хвоста до головки, ближе к задней поверхности органа. Его длина составляет 18-20 см, диаметр у взрослого человека составляет 1-2 мм в области хвоста и тела и 3-4 мм в области головки, где ГПП сливается с добавочным (санториниевым) протоком (Рисунок 2). Проток ПЖ сливается с общим желчным протоком, образуя ампулу фатерова соска (большого дуоденального соска -БДС) ДПК. Интрамуральные отделы общего желчного протока и протока ПЖ, а также ампула фатерова сосочка окружены гладкомышечными волокнами, формирующими сфинктер Одди, регулирующим порционное поступление желчи и панкреатического сока в ДПК. Сфинктер Одди имеет довольно сложное строение и формально общим для обоих протоков не является (Рисунок 3). 


                     Рис.2. Строение протоковой системы поджелудочной железы.

Отдельные части сфинктера предотвращают рефлюкс дуоденального содержимого в вирсунгов проток и желчные протоки, рефлюкс билиарного секрета в ГПП, рефлюкс панкреатического секрета в билиарную систему. В норме в ГПП по сравнению с общим желчным протоком отмечается более высокое давление.
ПЖ состоит преимущественно из экзокринной ткани. Ацинусы являются основным элементом экзокринной части ПЖ, они вместе с разветвленной сетью протоков составляют 75-90% массы железы. Ацинусы представляют собой субъединицы долек ПЖ и состоят из пирамидальных клеток, обращенных апикальной частью к секреторному канальцу (Рисунок 4). Последние, сливаясь между собой, образуют внутридольковые протоки.


                     Рис.3. Строение сфинктера Одди.
 



                 Рис.4. Строение ацинуса поджелудочной железы. Фотомикрограмма, схема.

Экзокринная ткань ПЖ состоят из 4-х типов клеток: 
• ацинарных, продуцирующих гликолитические, липолитические и протеолитические ферменты и зимогены (проферменты) и составляющих до 80% клеточного состава ПЖ;
• центроацинарнодуктулярных, секретирующих содержащую бикарбонаты жидкость;
• муцинсекретирующих протоковых;
• соединительных клеток интерстиция.
Эндокринная часть ПЖ состоит из небольших островков клеток, известных как островки Лангерганса (Рисунок 5). Они отделены от ацинусов прослойками соединительной ткани. Островки хорошо васкуляризированы, не имеют выводных протоков и содержат следующие типы клеток:
• α-клетки, вырабатывающие глюкагон, пептид YY;
• β-клетки, продуцирующие инсулин, С-пептид, панкреастатин;
• D-клетки, продуцирующие соматостатин;
• РР (или F) клетки, вырабатывающие панкреатический полипептид.
β-клетки наиболее многочисленны и локализуются в центре островков. Соотношение a-, D- и F- клеток, расположенных по периферии островков, неодинаково в каждом ацинусе. В передней части железы больше встречается F- клеток, тогда как в задней части – больше содержится α- клеток. Физиологическое значение такой региональной вариации до конца не изучено, но наличие клеток разных типов необходимо для паракринной регуляции функции островков с помощью одного гормона, соматостатина, отвечающего за высвобождение других гормонов – инсулина и глюкагона. 


              Рис.5. Инсулоацинарная система поджелудочной железы.

При проведении занятий школы на основании приведенных данных необходимо подчеркнуть, что при патологии ПЖ, в силу ее топографии, боль наиболее часто ощущается в верхних отделах живота, преимущественно в верхнем среднем квадранте, левом и правом подреберье, часто имитируя заболевания других органов. Близкое топографическое расположение билиарного тракта и протоковой системы ПЖ могут определять последовательность патологических явлений — поражение желчевыводящих путей с последующим вовлечением ПЖ.
 

1.2. Нормальная физиология поджелудочной железы

К основным функциям ПЖ относят:
• нейтрализацию кислого химуса, поступающего в двенадцатиперстную кишку из желудка (бикарбонаты);
• синтез и секрецию пищеварительных ферментов;
• выработку гормонов, регулирующих обмен углеводов (инсулин, глюкагон).
Экзокринная функция ПЖ контролируется нервными и гормональными механизмами. В межпищеварительный период ПЖ, как правило, находится в покое. При воздействии на организм человека изображения и запаха пиши, ПЖ активируется, причем ее секреторный ответ соответствует размеру, консистенции и нутритивному составу пищи. Нервный контроль включает в себя ЦНС, чувствительный и двигательный отделы автономной нервной системы и интрапанкреатическую нервную систему. Нервная система является интегратором сенсорной и гормональной информации. В железистой структуре ПЖ все стимулирующие пути объединяются вокруг протоковых и ацинарных клеток.
Двенадцатиперстная кишка — важнейший сенсорный орган, вовлеченный в секрецию ПЖ, и участок ЖКТ, где встречаются пища и панкреатический секрет. Дуоденальная слизистая содержит эндокринные клетки, продуцирующие секретин в ответ на присутствие в просвете кишки кислоты и холецистокинин (ХК) в ответ на присутствие белков или жиров.
Для обеспечения адекватной секреции бикарбонатов, протеолитических ферментов, гормонов, а соответственно поддержания определенного местного гомеостаза, ПЖ использует механизм «обратной связи». «Физиологический процесс» (например, образование кислоты) служит стимулом для «ответа» (секреция бикарбонатов), который в свою очередь призван изменить или прервать физиологический процесс. «Ответ» продолжается до тех пор, пока стимул не устранен (Рисунок 6).



                  Рис. 6. Физиологический механизм «обратной связи»

В течение суток ПЖ вырабатывает 1,5 - 2,0 л панкреатического сока, имеющего рН 7,5 - 9,0 и относительную плотность 1007 - 1015. В состав секрета входят вода, белки, натрий, калий, кальций и ферменты (Таблицы 1 и 2). 

              Таблица 1. Электролиты сока поджелудочной железы человека





Вещества

Концентрация

Вещества

Концентрация


Вода, %

98%

Магний

0,0-0,15 (ммоль/л)


Гидрокарбонаты

66,0-127,0
(ммоль/л)

Медь

следы


Хлориды
 

54,1-95,2
(ммоль/л)

Фосфаты

0,015-0,68
(ммоль/л)


Натрий
 

113,0-153,0
(ммоль/л)

Сера
 

8,4 (ммоль/л)
 


Калий

2,6-7,4 (ммоль/л)

Цинк

следы


Кальций

1,1-1,6 (ммоль/л)

 

 


Электролиты панкреатического секрета выполняют несколько функций: ощелачивают кислое желудочное содержимое в ДПК, инактивируют пепсин, обеспечивают оптимум рН для гидролиза нутриентов в полости тонкой кишки, повышают (Са2+> СГ) активность ряда панкреатических и кишечных гидролаз, поддерживают изотонию кишечного содержимого, что немаловажно для реализации пищеварительных функций (моторики, секреции, всасывания, механизмов их регуляции).
Основная часть органических компонентов панкреатического сока образуется в панкреацитах в результате специфического синтеза, другая - выделяется из крови. В панкреатическом секрете содержатся мочевина, мочевая кислота, креатинин, остаточный азот, альбумин, глобулины; общий белок составляет 2-3,5 г/л, основная часть которого представлена панкреатическими ферментами (Таблица 2).
ПЖ синтезирует белок со скоростью, недоступной другим органам, уступая, пожалуй, лишь лактирующей молочной железе. Ациноцит в одну минуту синтезирует 107 молекул фермента, в среднем за сутки в составе панкреатического секрета в ДПК поступает до 20 г пищеварительных ферментов. Панкреатический секрет содержит ферменты, гидролизующие практически все макронутриенты, употребляемые человеком, в том числе и те ферменты, которые не дублируются ферментативной активностью других секретов и энтероцитов.

Таблица 2. Экзокринные ферментные белки секрета поджелудочной железы человека и их гидролизуемые субстраты





Ферменты

Число выделенных изоформ

Активаторы

Гидролизуемые
субстраты (мишени)


Трипсиноген

2

Энтеро-киназа

внутренние связи белка  (основные аминокислоты)       


Химотрипсиноген

2-3

трипсин

внутренние связи белка (ароматические аминокислоты, лей­цин, глутамин, метионин)




Проэластаза Е

2

трипсин

внутренние связи белка (нейтральные аминокислоты)


Прокарбокипептидаза А

1

трипсин

наружные  связи  белков,  включая ароматические и нейтральные алифа­тические аминокислоты


Прокарбокипептидаза В

2

трипсин

наружные  связи  белков,  включая ароматические и основные аминоки­слоты с карбоксильного конца


Профосфолипаза А2

1

трипсин

Фосфатидилхолин (образование
лизофосфатидилхолина   и   жирных кислот)


α-Амилаза

1

-

α-1,4 гликозидные связи крахмала, гликогена


Липаза

1

-

триглицериды (образование 2-моноглицеридов и жирных кислот)


Карбоксилэстераза

-

-

эфиры холестерина, жирорастворимых витаминов; три-, ди- и моноглицериды


Рибонуклеаза

1

-

РНК, олигонуклеотиды


Дезоксирибонуклеаза

1

-

ДНК, олигонуклеотиды


Ингибитор трипсина

1

-

трипсин
 
Протеолитические ферменты синтезируются и выделяются ациноцитами в неактивной зимогенной форме в виде трипсиногенов, химотрипсиногенов, прокарбоксипептидов, проэластаз и транспортируются по протоковой системе в просвет двенадцатиперстной кишки. В зоне щеточной каймы энтероцитов фиксирована энтеропептидаза – энтерокиназа, отщепляющая от молекулы трипсиногенов гексапептид с превращением последних в трипсины. В последнее время показано, что энтероциты синтезируют и транслоцируют на мембрану своих микроворсинок проэнтеропептидазу (проэнтерокиназу), превращающуюся в активную форму (активатора трипсиногена) под действием другого энтерального фермента - дуоденазы.
Химотринсиногены, проэластазы и прокарбоксипептидазы под влиянием трипсина переходят в активные химотрипсины, эластазы и карбоксипептидазы А и В. Трипсин, химотрипсин и эластаза, являясь эндопептидазами, гидролизуют белки до поли- и олигопептидов, гидролиз которых продолжается карбоксипептидазами, кишечными аминопептидазами и дипептидазами.
Основным, и по существу единственным, липолитическим ферментом, расщепляющим пищевые триглицериды, является панкреатическая липаза. Фермент синтезируется и выделяется ациноцитами в активном состоянии. В отличие от протеаз и фосфолипаз, липаза не способна лизировать ациноцит или другие части железы, так как специфична в своей активности, гидролизуя только триглицериды в эмульгированном состоянии. Активность липазы повышают ионы кальция, хлористый натрий, соли желчных кислот.
Фосфолипазы гидролизуют фосфолипиды и вырабатываются в зимогенной форме, что важно для предотвращения аутолиза ПЖ, активируются трипсином. Гидролиз углеводов осуществляется α-амилазой. Оптимум рН для амилазы - 7,0-7,2, активность зависит от наличия в среде ионов хлора.

Фазы секреции ПЖ.

1. Мозговая (первая) фаза имеет сложнорефлекторный механизм, реализуясь через ЦНС путем условных и безусловных рефлексов. Секреция в эту фазу имеет небольшой объем (до 15% от стимулированной секреции). Основным механизмом стимуляции секреции являются холинергические влияния эфферентов блуждающих нервов на М-холинорецепторы панкреоцитов.
2. Желудочная (вторая) фаза секреции имеет более сложные механизмы и сопровождается выделением около 10% общей стимулированной секреции. В секрете имеется высокое содержание ферментных белков при низкой концентрации гидрокарбонатов.
3. Кишечная (третья, энтеральная) фаза секреции имеет наиболее сложный механизм и составляет до 80% объема постпрандиальной секреции. Эту фазу принято делить на дуоденальную и подвздошно-ободочную. Основной является дуоденальная фаза, когда под действием кислого желудочного содержимого стимулируется большая по объему и концентрации гидрокарбоната секреция ПЖ и продолжается секреция панкреатических ферментов. Большинство из уже подвергнувшихся гидролизу нутриентов в значительно большей степени стимулируют панкреатическую секрецию, чем поли- или мономеры.
Основным стимулятором секреции воды и гидрокарбонатов, определяя объем панкреатического сока в кишечную фазу, является секретин. Его высвобождение дуоденальными S-клетками происходит при ацидификации содержимого ДПК. Порогом рилизинга секретина является рН 4,5; с понижением рН рилизинг этого пептида повышается (Рисунок 7). Парасимпатическая нервная система играет главную роль в регуляции секреции бикарбонатов. Центростремительные чувствительные волокна блуждающего нерва играют значительную роль в восприятии дуоденальной секреции и усилении эффекта секретина.

                     Рис. 7. Нейрогуморальный контроль секреции бикарбонатов.

В кишечную фазу отчетливо выражено взаимное потенцирование эффектов секретина и ХК, что проявляется в панкреатической секреции ферментов и электролитов (Рисунок 8). Синтез ХК происходит в эндокринных клетках кишечника, клетках ЦНС, нервных клетках кишечника. ХК-синтезирующие нервы обнаружены так же и в ПЖ, однако эти волокна преимущественно распространяются на внутрипанкреатические узлы и островковые клетки, чем на ацинарные клетки.


          Рис. 8. Важнейшие пути регуляции панкреатической секреции. Роль холецистокинина.

Между эндо- и экзокринной функциями ПЖ существует тесная связь. Так, трипсин влияет на синтез инсулина и глюкагона. На внешнюю секрецию влияют уровень глюкозы крови и инсулин; последний обеспечивает поступление аминокислот и глюкозы в ацинусы.

При проведении занятий школы на основании приведенных данных необходимо указать, что поджелудочная железа является важнейшим органом в организме человека, поскольку только выделяемый ею секрет содержит все необходимые ферменты для полноценного пищеварения. Знание особенностей физиологической секреции поможет практикующему врачу популярно объяснить больному патогенез поражений ПЖ, цель и особенности лабораторной диагностики феномена уклонения панкреатических ферментов в кровь, а также степени панкреатической недостаточности. Эндокринный аппарат ПЖ секретирует гормоны, регулирующие обмен углеводов – инсулин и глюкагон.
Таким образом, заболевания ПЖ, сопровождающиеся снижением функции ПЖ могут привести к невозможности усвоения питательных веществ (прогрессирующему похуданию, гипо- и авитаминозам, нарушению белкового обмена) и/или сахарному диабету.