Лангерхансовите острови са ендокринната част на панкреаса. Те представляват групи, състоящи се от около 1000 клетки във всеки остров, пръснати в цялата паренхимна тъкан на задстомашната жлеза.
Познати са няколко типа клетки в островната тъкан: α, β, “С”, “D”, “E”, “X”, “PP”. Алфа (α) клетките образуват глюкагон, β (бета)- инсулин, D- соматостатин и РР- клетките- панкреатичен полипептид. Останалите клетки са в малко количество и тяхната биологична роля не е напълно изяснена.
Инсулинът е първият хормон, изолиран от панкреаса, изграден е от две полипептидни вериги А и В, свързани с два дисулфидни моста. А-веригата съдържа 21 аминокиселини, В-веригата- 30 аминокиселини. Човешкият инсулин се различава от животинския инсулин, като най-близък до неговата структура е свинският, при който 30-та аминокиселина в В веригата съдържа аланин вместо треонин.
Инсулинът се синтезира в Р-клетката като проинсулин, складиран в спецални везикули и се превръща в инсулин чрез отцепване на полипептидната верига - С-пептид.
Инсулинът осъществява своя биологичен ефект в периферните тъкани, свързвайки се със специфични рецептори, разположени върху клетъчната мембрана. Като пример, в скелетните мускули и мастната тъкан активността на глюкозния транспортер се стимулира от инсулиновия сигнал чрез инсулин-рецепторния комплекс. Така се осъществява транспортът на глюкозата през клетъчната мембрана и в самите клетки.
Как се подържа балансът на глюкозата в човешкия организъм?
Глюкозата е основният и най-силен физиологичен стимулатор за секрецията на инсулин от панкреасните в-клетки. Кръвната захар преминава през клетъчната мембрана с помощта на специални транспортери (GLUT ). Те осъществяват дифузията на глюкозата от високите плазмени концентрации към по-ниските вътреклетъчни нива.
Секрецията на инсулина, индуцирана от глюкозата се основава на постоянна обратна връзка, която поддържа серумни нива на кръвна захар в близки граници от 3,5 до 5,5 ммол/л на гладно и предпазва от повишаване на гликемията над 6,9 ммол/л след нахранване.
Отделянето на инсулин се осъществява в две фази: първата е бърза, втората е бавна с постепенно покачване на инсулиновото ниво в плазмата, което продължава, докато е налице съответният стимул (глюкозата). При високи стойности на кръвната захар 12,0-15,0 mmol/l инсулиновата секреция се преустановява, а при гликемия над 20,0 mmol/l секрецията на хормона се потиска (глюкозна токсичност).
Черният дроб също участва в поддържане на глюкозната хомеостаза. След хранене глюкозата преминава от стомашно-чревния тракт в кръвната циркулация и се складира в черния дроб под форма на гликоген. Черният дроб предпазва от снижение на кръвната захар на гладно чрез освобождаване на глюкоза от гликогенните депа (гликогенолиза) и посредством образуване на глюкоза (глюконеогенеза).
Основните действия на инсулина върху глюкозната хомеостаза са:
- Стимулиране на глюкозната утилизация в периферните тъкани и потискане освобождаването на глюкоза от черния дроб. Инсулинът спомага за складиране на глюкозата под форма на гликоген, на аминокиселините като протеини, на свободните мастни киселини като триглицериди.
- Инсулинът стимулира транспорта на глюкозата през клетъчната мембрана в цитоплазмата на клетките в черния дроб, мускулите и мастната тъкан. Първият главен орган, до който достига ендогенно секретирания инсулин е черният дроб. Инсулинът подпомага образуването и складирането на гликоген и намалява неговото разграждане чрез стимулиране активността на ензима гликоген синтетаза и потискане на гликоген фосфорилазата в черния дроб и мускулните клетки.
- Инсулинът спомага за съхраняване на мастната тъкан чрез липогенетично действие и антилиполитичен ефект, увеличава синтезата и складирането на триглицеридите в адипоцитите чрез стимулиране на липопротеинлипазата, повишава естерификацията на свободните мастни киселини (СМК) и складирането на мастните киселини.
- Инсулинът има анаболен и антикатаболен ефект в мускулната тъкан, усилва транспорта на аминокиселини в мускулните клетки и стимулира белтъчния синтез. Гликогенът, синтезиран и складиран в мускулите, служи само за енергиен субстрат, не може да се освободи под форма на глюкоза, поради липса на ензим глюкозо-6 фосфатаза в мускулната тъкан.
- Глюкагонът е биохимичен антагонист на инсулина. Той повишава освобождаването на глюкоза от черния дроб чрез стимулиране процесите на гликогенолиза и глюконеогенеза, стимулира липолизата (разграждането на мазнините), увеличава производството на кетонни тела от мастните киселини в черния дроб. Мощен стимулатор за секреция на глюкагона е хипогликемията.
