Haiman endokriininen toiminta

Haima sijaitsee vatsaontelon takaseinämässä mahalaukun takana L1-L2-tasolla ja ulottuu pohjukaissuolesta pernan hilumiin. Sen pituus on noin 15 cm ja paino noin 100 g. Haimalla on pohjukaissuolen kaaressa sijaitseva pää, vartalo ja pernan hilumiin ulottuva ja vatsaontelon takapuolella oleva häntä. Haiman verenkierto hoidetaan pernan ja ylemmän suoliliepeen valtimon kautta. Laskimoveri virtaa pernan ja ylemmän suoliliepeen laskimoihin. Haimaa hermottavat sympaattiset ja parasympaattiset hermot, joiden päätesäikeet ovat kosketuksissa saarekesolujen solukalvoon.

Haimalla on eksokriinisia ja endokriinisiä toimintoja. Jälkimmäistä suorittavat Langerhansin saarekkeet, jotka muodostavat noin 1–3 % rauhasen massasta (1–1,5 miljoonaa). Kunkin saarekkeen halkaisija on noin 150 µm. Yksi saareke sisältää 80–200 solua. Niitä on useita tyyppejä riippuen niiden kyvystä erittää polypeptidihormoneja. A-solut tuottavat glukagonia, B-solut insuliinia ja D-solut somatostatiinia. On myös löydetty useita saarekesoluja, joiden oletetaan tuottavan vasoaktiivista interstitiaalipolypeptidiä (VIP), gastrointestinaalipeptidiä (GIP) ja haiman polypeptidiä. B-solut sijaitsevat saarekkeen keskellä ja loput sen reunoilla. Suurin osa massasta – 60 % soluista – on B-soluja, 25 % A-soluja, 10 % D-soluja ja loput 5 % massasta.

Insuliini muodostuu B-soluissa esiasteestaan, proinsuliinista, jota syntetisoidaan karkean endoplasmisen retikulumin ribosomeissa. Proinsuliini koostuu kolmesta peptidiketjusta (A, B ja C). A- ja B-ketjut ovat yhteydessä toisiinsa disulfidisiltojen kautta, ja C-peptidi yhdistää A- ja B-ketjut. Proinsuliinin molekyylipaino on 9 000 daltonia. Syntetisoitu proinsuliini siirtyy Golgin laitteeseen, jossa proteolyyttiset entsyymit hajottavat sen 3 000 daltonin molekyylipainoiseksi C-peptidimolekyyliksi ja 6 000 daltonin molekyylipainoiseksi insuliinimolekyyliksi. Insuliinin A-ketju koostuu 21 aminohappotähteestä, B-ketju 30:stä ja C-peptidi 27-33:sta. Proinsuliinin esiaste biosynteesin prosessissa on preproinsuliini, joka eroaa edellisestä toisen, 23 aminohaposta koostuvan peptidiketjun läsnäololla, joka on kiinnittynyt B-ketjun vapaaseen päähän. Preproinsuliinin molekyylipaino on 11 500 daltonia. Se muuttuu nopeasti proinsuliiniksi polysomeissa. Golgin laitteesta (lamellikompleksi) insuliini, C-peptidi ja osittain proinsuliini pääsevät vesikkeleihin, joissa ensimmäinen sitoutuu sinkkiin ja kerrostuu kiteiseen olomuotoon. Erilaisten ärsykkeiden vaikutuksesta vesikkelit siirtyvät sytoplasmakalvolle ja vapauttavat insuliinia liuenneena prekapillaaritilaan emyosytoosin avulla.

Sen erityksen voimakkain stimulaattori on glukoosi, joka on vuorovaikutuksessa sytoplasmakalvon reseptorien kanssa. Insuliinin vaste sen vaikutukseen on kaksivaiheinen: ensimmäinen vaihe - nopea - vastaa syntetisoidun insuliinin varantojen vapautumista (1. pooli), toinen - hidas - kuvaa sen synteesin nopeutta (2. pooli). Sytoplasmisen entsyymin - adenylaattisyklaasin - signaali välittyy cAMP-järjestelmään, mobilisoiden kalsiumia mitokondrioista, jotka osallistuvat insuliinin vapautumiseen. Glukoosin lisäksi aminohapot (arginiini, leusiini), glukagoni, gastriini, sekretiini, pankreotsyymiini, mahan salpaava polypeptidi, neurotensiini, bombesiini, sulfanyyliamidilääkkeet, beeta-adrenergiset stimulantit, glukokortikoidit, STH, ACTH stimuloivat insuliinin vapautumista ja eritystä. Hypoglykemia, somatostatiini, nikotiinihappo, diatsoksidi, alfa-adrenerginen stimulaatio, fenytoiini ja fenotiatsiinit estävät insuliinin eritystä ja vapautumista.

Veressä insuliini on vapaana (immunoreaktiivinen insuliini, IRI) ja sitoutuneena plasman proteiineihin. Insuliinin hajoaminen tapahtuu maksassa (jopa 80 %), munuaisissa ja rasvakudoksessa glutationitransferaasin ja glutationireduktaasin (maksassa), insulinaasin (munuaisissa) ja proteolyyttisten entsyymien (rasvakudoksessa) vaikutuksen alaisena. Proinsuliini ja C-peptidi hajoavat myös maksassa, mutta paljon hitaammin.

Insuliinilla on useita vaikutuksia insuliinista riippuviin kudoksiin (maksa, lihakset, rasvakudos). Sillä ei ole suoraa vaikutusta munuais- ja hermokudokseen, linssiin eikä punasoluihin. Insuliini on anabolinen hormoni, joka tehostaa hiilihydraattien, proteiinien, nukleiinihappojen ja rasvan synteesiä. Sen vaikutus hiilihydraattiaineenvaihduntaan ilmenee lisääntyneenä glukoosin kuljetuksena insuliinista riippuvien kudosten soluihin, glykogeenisynteesin stimulaationa maksassa sekä glukoneogeneesin ja glykogenolyysin suppressiona, mikä aiheuttaa verensokeritasojen laskua. Insuliinin vaikutus proteiiniaineenvaihduntaan ilmenee aminohappojen kuljetuksen stimulaationa solujen sytoplasmakalvon läpi, proteiinisynteesinä ja niiden hajoamisen estämisenä. Sen osallistumiselle rasva-aineenvaihduntaan on ominaista rasvahappojen sisällyttäminen rasvakudoksen triglyserideihin, lipidisynteesin stimulaatio ja lipolyysin suppressio.

Insuliinin biologinen vaikutus johtuu sen kyvystä sitoutua solukalvon spesifisiin reseptoreihin. Sitoutumisen jälkeen signaali välittyy solukalvoon sisäänrakennetun entsyymin, adenylaattisyklaasin, kautta cAMP-järjestelmään, joka kalsiumin ja magnesiumin osallistuessa säätelee proteiinisynteesiä ja glukoosin käyttöä.

Radioimmunologisesti määritetty insuliinin perustaso on terveillä henkilöillä 15–20 μU/ml. Suun kautta otetun glukoosiannoksen (100 g) jälkeen sen taso nousee 5–10-kertaiseksi lähtötasoon verrattuna tunnin kuluttua. Insuliinin eritysnopeus tyhjänä mahassa on 0,5–1 U/h, ja aterian jälkeen se nousee 2,5–5 U/h:iin. Insuliinin eritys lisääntyy parasympaattisen stimulaation vaikutuksesta ja vähenee sympaattisen stimulaation vaikutuksesta.

Glukagoni on yksiketjuinen polypeptidi, jonka molekyylipaino on 3485 daltonia. Se koostuu 29 aminohappotähteestä. Proteolyyttiset entsyymit hajottavat sen elimistössä. Glukagonin eritystä säätelevät glukoosi, aminohapot, ruoansulatuskanavan hormonit ja sympaattinen hermosto. Sitä tehostavat hypoglykemia, arginiini, ruoansulatuskanavan hormonit, erityisesti pankreotsyymiini, sympaattista hermostoa stimuloivat tekijät (fyysinen aktiivisuus jne.) ja veren vapaiden rasvahappojen pitoisuuden lasku.

Glukagonin tuotantoa estävät somatostatiini, hyperglykemia ja kohonneet vapaiden rasvahappojen pitoisuudet veressä. Veren glukagonin pitoisuus kasvaa dekompensoituneessa diabetes mellituksessa ja glukagonoomassa. Glukagonin puoliintumisaika on 10 minuuttia. Se inaktivoituu pääasiassa maksassa ja munuaisissa jakautumalla inaktiivisiksi fragmenteiksi karboksipeptidaasin, trypsiinin, kymotrypsiinin jne. entsyymien vaikutuksesta.

Glukagonin pääasiallinen vaikutusmekanismi on maksan glukoosin tuotannon lisääntyminen stimuloimalla sen hajoamista ja aktivoimalla glukoneogeneesiä. Glukagoni sitoutuu maksasolujen kalvoreseptoreihin ja aktivoi adenylaattisyklaasientsyymin, joka stimuloi cAMP:n muodostumista. Tämä johtaa fosforylaasin aktiivisen muodon kertymiseen, joka osallistuu glukoneogeneesiin. Lisäksi keskeisten glykolyyttisten entsyymien muodostuminen estyy ja glukoneogeneesiin osallistuvien entsyymien vapautuminen stimuloituu. Toinen glukagonista riippuva kudos on rasvakudos. Sitoutumalla adiposyyttireseptoreihin glukagoni edistää triglyseridien hydrolyysiä glyserolin ja vapaiden rasvahappojen muodostumiseksi. Tämä vaikutus saavutetaan stimuloimalla cAMP:tä ja aktivoimalla hormoniherkkä lipaasi. Lisääntynyt lipolyysi liittyy vapaiden rasvahappojen lisääntymiseen veressä, niiden liittymiseen maksaan ja ketohappojen muodostumiseen. Glukagoni stimuloi glykogenolyysiä sydänlihaksessa, mikä lisää sydämen minuuttitilavuutta, laajentaa valtimoita ja vähentää perifeeristä kokonaisvastusta, vähentää verihiutaleiden aggregaatiota, gastriinin, pankreotsyymiinin ja haiman entsyymien eritystä. Insuliinin, somatotrooppisen hormonin, kalsitoniinin ja katekoliamiinien muodostuminen sekä nesteen ja elektrolyyttien erittyminen virtsaan lisääntyvät glukagonin vaikutuksesta. Sen perustaso veriplasmassa on 50–70 pg/ml. Proteiinipitoisten ruokien nauttimisen jälkeen, paaston aikana, kroonisessa maksasairaudessa, kroonisessa munuaisten vajaatoiminnassa ja glukagonin kasvaimessa glukagonin pitoisuus kasvaa.

Somatostatiini on tetradekapeptidi, jonka molekyylipaino on 1600 daltonia ja joka koostuu 13 aminohappotähteestä ja yhdestä disulfidisiltaa. Somatostatiini löydettiin ensimmäisen kerran hypotalamuksen etulohkosta ja sitten hermopäätteistä, synaptisista vesikkeleistä, haimasta, ruoansulatuskanavasta, kilpirauhasesta ja verkkokalvosta. Suurin määrä hormonia muodostuu hypotalamuksen etulohkossa ja haiman D-soluissa. Somatostatiinin biologinen rooli on estää somatotrooppisen hormonin, ACTH:n, TSH:n, gastriinin, glukagonin, insuliinin, reniinin, sekretiinin, vasoaktiivisen mahapeptidin (VGP), mahanesteen, haiman entsyymien ja elektrolyyttien eritystä. Se vähentää ksyloosin imeytymistä, sappirakon supistuvuutta, verenkiertoa sisäelimissä (30–40 %), suoliston peristaltiikkaa ja vähentää myös asetyylikoliinin vapautumista hermopäätteistä ja hermojen sähköistä herkkyyttä. Parenteraalisesti annetun somatostatiinin puoliintumisaika on 1–2 minuuttia, minkä ansiosta sitä voidaan pitää hormonina ja välittäjäaineena. Monet somatostatiinin vaikutuksista välittyvät sen vaikutusten kautta edellä mainittuihin elimiin ja kudoksiin. Sen vaikutusmekanismi solutasolla on edelleen epäselvä. Terveiden yksilöiden veriplasman somatostatiinipitoisuus on 10–25 pg/l ja se lisääntyy potilailla, joilla on tyypin 1 diabetes mellitus, akromegalia ja haiman D-solukasvain (somatostatinooma).

Insuliinin, glukagonin ja somatostatiinin rooli homeostaasissa. Insuliinilla ja glukagonilla on keskeinen rooli elimistön energiatasapainossa, sillä ne ylläpitävät sitä tietyllä tasolla kehon eri tiloissa. Paaston aikana veren insuliinitaso laskee ja glukagonin määrä nousee, erityisesti paaston 3.–5. päivänä (noin 3–5 kertaa). Glukagonin erityksen lisääntyminen lisää proteiinien hajoamista lihaksissa ja tehostaa glukoneogeneesiä, mikä auttaa täydentämään maksan glykogeenivarastoja. Näin veren glukoosipitoisuus pysyy tasaisena, mikä on välttämätöntä aivojen, punasolujen ja munuaisytimen toiminnalle. Tämä varmistetaan lisäämällä glukoneogeneesiä ja glykogenolyysiä, vähentämällä muiden kudosten glukoosin käyttöä lisääntyneen glukagonin erityksen vaikutuksesta ja vähentämällä insuliinista riippuvien kudosten glukoosin kulutusta insuliinituotannon vähenemisen seurauksena. Päivän aikana aivokudos imee 100–150 g glukoosia. Glukagonin liikatuotanto stimuloi lipolyysiä, mikä lisää vapaiden rasvahappojen määrää veressä. Sydän ja muut lihakset, maksa ja munuaiset käyttävät näitä energialähteinä. Pitkittyneen paaston aikana maksassa muodostuneet ketohapot toimivat myös energianlähteenä. Luonnollisen paaston (yön yli) tai pitkien ruokailutaukojen (6–12 tuntia) aikana insuliinista riippuvien kudosten energiantarpeet ylläpidetään lipolyysin aikana muodostuvilla rasvahapoilla.

Syömisen (hiilihydraattien) jälkeen havaitaan nopea insuliinitason nousu ja glukagonin lasku veressä. Ensimmäinen aiheuttaa glykogeenisynteesin kiihtymisen ja glukoosin käytön insuliiniriippuvaisissa kudoksissa. Proteiinipitoiset ruoat (esimerkiksi 200 g lihaa) stimuloivat glukagonin pitoisuuden jyrkkää nousua veressä (50–100 %) ja insuliinin merkityksetöntä nousua, mikä edistää glukoneogeneesin lisääntymistä ja maksan glukoosin tuotannon kasvua.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]