Эндокринная система

Островки поджелудочной железы

Инсулин и глюкагон — управление сахаром в крови.

Островки Лангерганса поджелудочной железы — источник инсулина и глюкагона

Что такое островки поджелудочной железы

Островки поджелудочной железы, или островки Лангерганса (названы по имени немецкого учёного Пауля Лангерганса, описавшего их в 1869 году), — это скопления особых клеток, разбросанные по всей толще поджелудочной железы, как изюм в булке. Именно они составляют эндокринную часть поджелудочной железы и вырабатывают гормоны, которые управляют уровнем сахара в крови.

Здесь важно сразу разделить две вещи. Поджелудочная железа — орган «на две системы». Её большая часть (около 98–99%) занята экзокринной тканью: она производит пищеварительные ферменты и выводит их в кишечник. А островки, которых всего 1–2% от объёма железы, — это её эндокринная часть: крошечные «железы внутри железы», выделяющие гормоны прямо в кровь. О пищеварительной роли поджелудочной железы — в разделе Поджелудочная железа.

Несмотря на крошечный размер, островки — жизненно важны. Их гормоны удерживают сахар в крови в узком коридоре, и без них человек быстро теряет способность управлять энергией тела. Именно с их разрушением связано такое распространённое заболевание, как диабет.

🔬
Микроскопические «острова» в большом органе. Название говорит само за себя: если рассмотреть срез поджелудочной железы под микроскопом, эндокринные клетки собраны в небольшие округлые гнёзда, отделённые от окружающей экзокринной ткани. Отсюда и слово «островки» — как острова в море. Вся эндокринная часть железы включает около миллиона таких островков, каждый размером 0,1–0,2 миллиметра. Отдельный островок практически невидим невооружённым глазом, но вместе они образуют одну из важнейших систем регуляции организма.

Где они находятся

Поджелудочная железа — длинный вытянутый орган длиной 15–20 сантиметров, расположенный в верхней части живота, за желудком и поперёк позвоночника. Условно в ней выделяют три части: головку (она лежит справа, охватывая двенадцатиперстную кишку), тело и хвост (он уходит влево, к селезёнке).

Островки рассеяны по всей железе, но распределены неравномерно: больше всего их в хвосте, чуть меньше — в теле и головке. Так что основную массу эндокринной ткани даёт именно левая (хвостовая) часть железы — во многом поэтому операция на хвосте поджелудочной особенно опасна для уровня сахара в крови.

Ещё одна важная особенность: островки чрезвычайно хорошо снабжаются кровью. При массе в 1–2% железы они получают около 10–15% её кровотока. Смысл понятен: гормонам нужно мгновенно попадать в кровь, потому что от этого зависит уровень сахара, а он должен постоянно измеряться и корректироваться.

Строение: островок как мини-железа

Каждый островок — это крошечная «фабрика», в которой работает несколько типов клеток. Они различаются гормоном, который производят, и расположением внутри островка.

Бета-клетки (β-клетки)

Самые многочисленные — обычно около половины и более всех клеток островка. Расположены в центре. Вырабатывают инсулин — единственный гормон, который снижает уровень сахара в крови. Именно эти клетки гибнут при диабете 1 типа.

Альфа-клетки (α-клетки)

Второй по численности тип, расположены по периферии островка, вокруг бета-клеток. Вырабатывают глюкагон — гормон, который, наоборот, повышает уровень сахара в крови, когда он падает.

Дельта-клетки (δ-клетки)

Немногочисленный тип. Вырабатывают соматостатин — гормон, который действует по соседству и регулирует работу самих бета- и альфа-клеток: он притормаживает выброс инсулина и глюкагона. Это своего рода «регулятор регуляторов» внутри островка.

Другие клетки

Есть ещё PP-клетки, вырабатывающие панкреатический полипептид (влияет на работу пищеварительной системы), и совсем маленькая группа эпсилон-клеток, производящих грелин — гормон, связанный с чувством голода. Их роль изучена меньше.

Обратите внимание на главное: инсулин и глюкагон — противоположности, работающие в паре. Один опускает сахар, другой поднимает. Именно их равновесие и держит уровень глюкозы в норме.

⚖️
Почему это работает как качели. Сахар в крови должен оставаться в очень узком коридоре: в норме утром натощак это примерно 3,9–5,5 миллимоля на литр (миллимоль — единица количества вещества; «на литр» означает, сколько его в одном литре крови). Слишком мало сахара — мозг и мышцы голодают; слишком много — повреждаются сосуды и нервы. Поэтому организм держит его как балансир: упал уровень — альфа-клетки выбрасывают глюкагон и поднимают его; вырос после еды — бета-клетки выделяют инсулин и опускают. Два гормона, одна задача — ровный уровень между ними.

Гормоны островков

Инсулин — снижает сахар

Инсулин (от лат. insula — «остров»: его назвали по месту, где он образуется, — островкам) — главный гормон эндокринной части поджелудочной железы. Его задача — помочь глюкозе попасть из крови в клетки. Без инсулина глюкоза остаётся в крови, а клетки при этом «голодают», хотя топлива вокруг полно.

Инсулин действует так:

  • Открывает клетки для глюкозы. Он даёт сигнал мышцам и жировой ткани впускать глюкозу внутрь — там она используется как топливо.
  • Запасает лишнее. Избыток глюкозы превращается в гликоген (запасной «крахмал» животного происхождения) в печени и мышцах — про запас, на случай голода. А если и там места нет, глюкоза откладывается в виде жира.
  • Останавливает выработку сахара. Инсулин подавляет образование новой глюкозы в печени — мол, её и так достаточно.

Инсулин — единственный гормон тела, который снижает сахар в крови. Все остальные механизмы его только поднимают. Отсюда и особая уязвимость: если бета-клетки погибают, поднять сахар тело сумеет, а опустить — нет. Подробнее о регуляции сахара — в разделе Инсулин и уровень сахара.

Глюкагон — повышает сахар

Глюкагон — гормон альфа-клеток и прямая противоположность инсулина. Он выбрасывается, когда уровень сахара падает, — например, между приёмами пищи или ночью. Действует он в основном на печень:

  • Разбирает запас. Глюкагон запускает гликогенолиз — расщепление гликогена обратно до глюкозы, которая выходит в кровь.
  • Создаёт новую глюкозу. Если запаса гликогена не хватает, он запускает глюконеогенез — «рождение новой глюкозы» из других веществ, например из аминокислот.

Так инсулин и глюкагон работают в тандеме: один опускает сахар и запасает, другой поднимает и расходует запас. Их баланс и есть основа стабильного уровня энергии в теле.

Соматостатин и другие

Соматостатин (от греч. «тело» + «остановка») из дельта-клеток не выходит далеко за пределы островка. Он работает по паракринному типу — то есть влияет на соседние клетки, а не на весь организм через кровь. Его роль — сдерживать чересчур бурную активность бета- и альфа-клеток. Панкреатический полипептид и грелин из PP- и эпсилон-клеток изучены меньше, но тоже участвуют в тонкой настройке пищеварения и аппетита.

Как управляются островки

Островки не ждут приказа сверху — они реагируют прежде всего на сам уровень сахара в крови. Это редкий для гормональной системы пример отрицательной обратной связи, работающей напрямую — без участия гипофиза: островки сами чувствуют уровень сахара в крови.

  • Сахар поднялся (например, после еды) — бета-клетки это чувствуют и выделяют инсулин. Глюкоза уходит в клетки и в запас, уровень снижается.
  • Сахар упал (между приёмами пищи, ночью) — альфа-клетки выделяют глюкагон. Печень отдаёт глюкозу из запаса, уровень поднимается.

Кроме самого сахара, на островки влияют и другие сигналы. Во время еды кишечник выделяет гормоны (например, глюкагоноподобный пептид-1, сокращённо ГПП-1), которые заранее «предупреждают» бета-клетки о приходе пищи и усиливают выброс инсулина. А нервная система подстраивает эту работу под обстановку: симпатические нервы (реакция «бей или беги») могут повышать сахар, чтобы дать мышцам топливо. Так эндокринная функция островков оказывается связана и с пищеварением, и с нервами.

Что происходит при нарушениях

Болезни, связанные с островками, встречаются очень часто — потому что именно они держат в руках ключ к сахару в крови. Все они так или иначе касаются инсулина.

Диабет 1 типа

Аутоиммунное заболевание: иммунная система по ошибке атакует и разрушает бета-клетки островков. Инсулина становится катастрофически мало, и сахар в крови растёт без контроля. Развивается чаще всего в детстве или молодости. Проявляется жаждой, частым мочеиспусканием, похудением при хорошем аппетите и слабостью. Людям с диабетом 1 типа инсулин приходится вводить извне — пожизненно.

Диабет 2 типа

Самый распространённый вариант. Клетки тела теряют чувствительность к инсулину (инсулинорезистентность — «сопротивление инсулину»), поэтому бета-клеткам приходится работать всё напряжённее, и постепенно они истощаются. Развивается медленно, часто годами, и долгое время незаметно. Связан с образом жизни, но имеет и наследственную предрасположенность. Подробнее — в разделе Инсулин и уровень сахара.

Инсулинома

Редкая опухоль из бета-клеток, которая выделяет слишком много инсулина. Сахар в крови падает ниже нормы — возникает гипогликемия: слабость, дрожь, потливость, спутанность, в тяжёлых случаях потеря сознания. Примечательно, что симптомы проходят после еды, — но диагноз ставит врач по анализам.

Почему это так серьёзно

И высокий, и низкий сахар опасны, но по-разному. Постоянно повышенный сахар при диабете незаметно повреждает сосуды, нервы, почки, глаза — потому диабет и называют «тихим» заболеванием. А резкое падение сахара (гипогликемия) может быть острым и требует немедленной помощи. Обе крайности — следствие сбоя островков и их гормонов.

Связи с другими системами

  • Пищеварительная система: островки — часть поджелудочной железы, органа пищеварения. Еда напрямую задаёт работу бета- и альфа-клеток: после еды преобладает инсулин, между приёмами пищи — глюкагон. Подробнее — в разделе Поджелудочная железа.
  • Обмен веществ и энергия: инсулин и глюкагон — центральные регуляторы того, как тело запасает и расходует энергию. От них зависит уровень сахара, жировой запас и самочувствие. Подробнее — в разделе Обмен веществ и энергия.
  • Эндокринная система: островки — часть эндокринной системы, а их гормоны действуют в связке с другими. Например, гормоны стресса (кортизол и адреналин) повышают сахар и работают «на одной стороне» с глюкагоном. Подробнее — в разделе Надпочечники.
  • Нервная система: симпатические и парасимпатические нервы подстраивают выброс инсулина и глюкагона под ситуацию — покой это или нагрузка.
  • Сердечно-сосудистая система: длительно повышенный сахар повреждает сосуды, поэтому диабет так тесно связан с болезнями сердца и сосудов.
  • Гормоны пищеварения: кишечные гормоны (например, ГПП-1) заранее готовят островки к приходу пищи — так пищеварение и эндокринная регуляция работают вместе. Подробнее — в разделе Гормоны пищеварения.

Островки Лангерганса — крошечные «острова» в поджелудочной железе, которые на деле управляют одним из самых жизненно важных показателей тела — уровнем сахара в крови. Пара гормонов-антагонистов, инсулин и глюкагон, в постоянном противостоянии удерживает глюкозу в узком коридоре, давая клеткам энергию и защищая сосуды и нервы. Их пример наглядно показывает, что размер органа ничего не значит: миллион невидимых глазом скоплений клеток задаёт энергетический баланс всего организма.