Islotes pancreáticos Las células de los islotes pancreáticos humanos se dividen principalmente en células A, células B, células D y células PP según su tinción y características morfológicas. Las células A representan aproximadamente el 20% de las células de los islotes pancreáticos y secretan glucagón. Las células B representan el 60-70% de las células de los islotes y secretan insulina; las células d representan el 10% de las células de los islotes y secretan somatostatina. Las células PP son pequeñas en número y secretan polipéptido pancreático. 1. Insulina La insulina es una proteína de molécula pequeña que contiene 51 aminoácidos con un peso molecular de 6000. La molécula de insulina tiene una cadena A (265.438 0 aminoácidos) y una cadena B (30 aminoácidos) unidas por dos enlaces disulfuro. Si se abre el enlace disulfuro, pierde actividad. Las células B primero sintetizan una molécula grande de proinsulina, luego la procesan en proinsulina de 86 péptidos y luego la hidrolizan en insulina y un péptido conectivo (péptido C). La insulina y el péptido C se liberan en la sangre y una pequeña cantidad de proinsulina ingresa a la sangre, pero su actividad biológica es solo de 3 a 5 de la insulina, mientras que el péptido C no tiene actividad insulínica. Dado que el péptido C se produce durante la síntesis de insulina y su cantidad es paralela a la secreción de insulina, medir el contenido de péptido C en la sangre puede reflejar la función secretora de las células B. La concentración de insulina sérica de personas normales en ayunas es de 35 a 1,45 pmol/L. La vida media de la insulina en la sangre es de sólo 5 minutos. Se inactiva principalmente en el hígado y también puede inactivarse en tejidos como los músculos y los riñones. inactivar la insulina. En 1965, bioquímicos chinos sintetizaron por primera vez insulina con alta actividad biológica, convirtiéndose en el primer cuerpo vivo sintético (proteína) de la historia de la humanidad. (1) Efectos biológicos de la insulina La insulina es la principal hormona que promueve el anabolismo y regula la estabilidad del azúcar en sangre. 1. Regulación del metabolismo de la glucosa: la insulina promueve la captación y utilización de glucosa por los tejidos y las células, acelera la síntesis de glucosa en glucógeno y la almacena en el hígado y los músculos, inhibe la gluconeogénesis, promueve la conversión de glucosa en ácidos grasos y Lo almacena en el tejido adiposo, lo que provoca una caída de los niveles de azúcar en sangre. Cuando la insulina es deficiente, la concentración de azúcar en sangre aumentará. Si supera el umbral de glucosa renal, aparecerá azúcar en la orina, provocando diabetes. 2. Regulación del metabolismo de las grasas La insulina promueve la síntesis de ácidos grasos en el hígado y luego los transporta a las células grasas para su almacenamiento. Bajo la acción de la insulina, las células grasas también pueden sintetizar pequeñas cantidades de ácidos grasos. La insulina también favorece la entrada de glucosa en las células grasas, que, además de sintetizar ácidos grasos, también pueden convertirla en alfa-glicerofosfato. Los ácidos grasos y el alfa-glicerofosfato forman triglicéridos, que se almacenan en las células grasas. Al mismo tiempo, la insulina también inhibe la actividad de la lipasa y reduce la descomposición de las grasas. Cuando falta insulina, se producirán trastornos del metabolismo de las grasas, se mejorará la lipólisis, aumentarán los lípidos en sangre y se acelerará la oxidación de los ácidos grasos en el hígado para generar una gran cantidad de cuerpos cetónicos. Debido a alteraciones en el proceso de oxidación del azúcar, los cuerpos cetónicos no se procesan bien, lo que provoca cetosis y acidosis. 3. Regulación del metabolismo de las proteínas La insulina promueve el proceso de síntesis de proteínas y puede usarse en todos los aspectos de la síntesis de proteínas: ① Promover el transporte transmembrana de aminoácidos hacia las células ② Acelerar el proceso de replicación y transcripción nuclear, aumentar la producción de ADN y; ARN; ③ Actúa sobre la ribosa El cuerpo acelera el proceso de traducción y promueve la síntesis de proteínas. Además, la insulina también puede inhibir la degradación de proteínas y la gluconeogénesis hepática; Debido a que la insulina mejora el proceso de síntesis de proteínas, también promueve el crecimiento en el cuerpo. Sin embargo, cuando la insulina actúa sola, no tiene un fuerte efecto promotor del crecimiento. Sólo cuando se combina con la hormona del crecimiento puede desempeñar un papel importante. Investigaciones recientes muestran que casi todas las células del cuerpo humano tienen receptores de insulina en sus membranas celulares. Se ha purificado con éxito el receptor de insulina y se ha aclarado su estructura química. El receptor de insulina es un tetrámero compuesto por dos subunidades alfa y dos subunidades beta. La subunidad α está compuesta por 719 aminoácidos y está completamente expuesta fuera de la membrana celular. Es el sitio principal donde el receptor se une a la insulina.
Las subunidades α y α, y las subunidades α y β están unidas por enlaces disulfuro. La subunidad β está compuesta por 620 residuos de aminoácidos y se divide en tres dominios estructurales: los 194 residuos de aminoácidos N-terminales se extienden fuera de la membrana; el medio es un dominio transmembrana que contiene 23 residuos de aminoácidos; membrana En el lado interno, está el dominio de proteína quinasa. El propio receptor de insulina tiene actividad tirosina proteína quinasa. La unión de la insulina al receptor puede activar la enzima y fosforilar los residuos de tirosina en el receptor, lo que desempeña un papel muy importante en la transmisión de información transmembrana y la regulación de la función celular. La serie de reacciones provocadas por la unión de la insulina al receptor es bastante compleja y poco clara. (2) Regulación de la secreción de insulina 1. El papel del azúcar en sangre La concentración de azúcar en sangre es el factor más importante en la regulación de la secreción de insulina. Cuando aumenta la concentración de azúcar en sangre, la secreción de insulina aumenta significativamente, lo que promueve la reducción del azúcar en sangre. Cuando las concentraciones de glucosa en sangre descienden a niveles normales, la secreción de insulina vuelve rápidamente a los niveles basales. Bajo la estimulación de un nivel alto sostenido de azúcar en la sangre, la secreción de insulina de 5 minutos se puede dividir en tres etapas: dentro de los 5 minutos posteriores al aumento del azúcar en la sangre, la secreción de insulina puede aumentar aproximadamente 10 veces, principalmente debido a la liberación de hormonas almacenadas en B. células, por lo que no dura mucho; la secreción de insulina disminuirá en un 50% después de 5 a 10 minutos; 1,5 minutos después de que aumente el azúcar en la sangre, la secreción de insulina aumenta por segunda vez, alcanzando un pico en 2 a 3 horas. mucho tiempo y la tasa de secreción es mucho mayor que el primer período. Activa principalmente las células B. El sistema de insulina sintasa promueve la síntesis y liberación. Si el nivel alto de azúcar en sangre dura aproximadamente una semana, la secreción de insulina puede aumentar aún más. Esto es causado por un nivel alto de azúcar en sangre a largo plazo que estimula la proliferación de células B. 2. El papel de los aminoácidos y los ácidos grasos. Muchos aminoácidos tienen el efecto de estimular la secreción de insulina, entre los cuales la arginina y la lisina tienen los efectos más fuertes. Cuando la concentración de azúcar en sangre es normal, un aumento en el contenido de aminoácidos en la sangre solo puede estimular ligeramente la secreción de insulina, pero si el azúcar en sangre aumenta, el exceso de aminoácidos puede duplicar la secreción de insulina causada por el azúcar en sangre. Cuando los ácidos grasos y los cuerpos cetónicos de Wu You aumentan significativamente, también se puede promover la secreción de insulina. 3. Los principales efectos de las hormonas sobre la secreción de insulina son: ① Las hormonas gastrointestinales, como la gastrina, la secretina, la colecistoquinina, el péptido inhibidor de la gastrina, etc., tienen el efecto de promover la secreción de insulina, pero las tres primeras solo tienen efectos farmacológicos. solo tiene el efecto de promover la secreción de insulina a una dosis determinada. A diferencia de un estímulo fisiológico, solo tiene GIP o péptidos estimulantes de la insulina dependientes de la glucosa. GIP es un polipéptido lineal de 43 aminoácidos secretado por la mucosa del duodeno y el yeyuno. Los experimentos muestran que el GIP puede estimular la secreción de insulina de forma dependiente de la glucosa. La hiperglucemia y la secreción de GIP inducida por la glucosa oral son paralelas, y esta relación paralela da como resultado una secreción rápida y significativa de insulina que excede la respuesta secretora de insulina inducida por la glucosa intravenosa. Alguien succionó glucosa en la boca de los ratones y les inyectó antisuero GIP. Como resultado, la concentración de glucosa en sangre aumentó, pero no el nivel de insulina. Por tanto, se puede considerar que el GIP es el principal factor estimulante de las incretinas secretado por la mucosa del intestino delgado durante la absorción de glucosa en el intestino delgado. Además de la glucosa, la absorción intestinal de aminoácidos, ácidos grasos y ácido clorhídrico también puede estimular la liberación de GIP. Algunas personas se refieren a la relación entre las hormonas gastrointestinales y la secreción de insulina como el "eje intestino-islote", que tiene un significado fisiológico importante. Cuando los alimentos todavía están en el intestino, la secreción de insulina aumenta, proporcionando un equilibrio estable entre azúcares, aminoácidos. y los ácidos grasos que se absorben en el intestino delgado se utilizan para preparar; ② La hormona del crecimiento, el cortisol, la hormona tiroidea y el glucagón pueden estimular indirectamente la secreción de insulina al aumentar las concentraciones de azúcar en la sangre, por lo que la aplicación prolongada de dosis altas de estas hormonas puede provocar. a insuficiencia de células B y diabetes; ③ Las células D de los islotes pancreáticos secretan La inhibición del crecimiento puede inhibir la secreción de insulina y glucagón al menos a través de paracrina, y el glucagón también puede estimular directamente a las células B para que secreten insulina. Figura 11-22 La distribución de las células de los islotes pancreáticos y la interacción entre hormonas → sugiere promoción → → sugiere inhibición de GIH: somatostatina 4. Los islotes neuromoduladores están inervados por los nervios vago y simpático. La estimulación del nervio vago puede promover directamente la secreción de insulina a través de la acetilcolina que actúa sobre el receptor M. El nervio vago también puede promover indirectamente la secreción de insulina al estimular la liberación de hormonas gastrointestinales. Cuando se excitan los nervios simpáticos, la noradrenalina actúa sobre los receptores α2 para inhibir la secreción de insulina. 2. Glucagón El glucagón humano es un polipéptido lineal compuesto de 29 aminoácidos con un peso molecular de 3485. También se escinde de un precursor macromolecular.
La concentración de glucagón en suero es de 50 a 100 ng/l y su vida media en plasma es de 5 a 10 minutos. Se inactiva principalmente en el hígado y se degrada en los riñones. (1) El efecto principal del glucagón es opuesto al de la insulina. El glucagón es una hormona que promueve el catabolismo. El glucagón tiene un fuerte efecto en la promoción de la glucogenólisis y la gluconeogénesis, aumentando así significativamente el azúcar en sangre. 1 mol/L de hormona puede descomponer rápidamente 3 × 106 mol/L de glucosa en glucógeno. El glucagón activa la fosforilasa de los hepatocitos a través del sistema cAMP-PK y acelera la degradación del glucógeno. La mejora de la gluconeogénesis se debe a que la hormona acelera la entrada de aminoácidos a las células del hígado y activa el sistema enzimático relacionado con la gluconeogénesis. El glucagón también puede activar la lipasa, promover la lipólisis y, al mismo tiempo, mejorar la oxidación de los ácidos grasos y aumentar la producción de cuerpos cetónicos. El órgano diana del glucagón que produce los efectos metabólicos anteriores es el hígado. Estos efectos desaparecen cuando se extirpa el hígado o se bloquea el flujo sanguíneo al hígado. Además, el glucagón puede promover la secreción de insulina y somatostatina de los islotes. Las dosis farmacológicas de glucagón pueden aumentar el contenido de AMPc en los cardiomiocitos y mejorar la contracción del miocardio. (2) Regulación de la secreción de glucagón Hay muchos factores que afectan la secreción de glucagón y la concentración de glucosa en sangre es un factor importante. Cuando el nivel de azúcar en sangre disminuye, la secreción pancreática de glucagón aumenta; cuando el nivel de azúcar en sangre aumenta, la secreción de glucagón disminuye. Los aminoácidos actúan de manera opuesta a la glucosa y promueven la secreción de glucagón. La proteína en polvo o la inyección intravenosa de varios aminoácidos pueden aumentar la secreción de glucagón. Por un lado, el aumento de aminoácidos en la sangre puede promover la liberación de insulina, reduciendo así el azúcar en sangre. Por otro lado, también puede estimular la secreción de glucagón, que tiene cierta importancia fisiológica en la prevención de la hipoglucemia. La insulina puede estimular indirectamente la secreción de glucagón al reducir el azúcar en sangre, pero los islotes secretados por las células B pueden actuar directamente sobre las células A vecinas para inhibir la secreción de glucagón que la somatostatina secretada por las células D. La insulina y el glucagón son un par de hormonas que funcionan en direcciones opuestas y ambas forman circuitos reguladores de retroalimentación negativa con los niveles de azúcar en sangre. Por lo tanto, cuando el cuerpo se encuentra en diferentes estados funcionales, la proporción molar de insulina a glucagón (I/G) en la sangre es diferente. Generalmente, en ayunas nocturnas, la relación I/G es de 2,3, pero durante la inanición o el ejercicio prolongado, la relación puede caer por debajo de 0,5. La disminución de la proporción se debe a la reducción de la secreción de insulina y al aumento de la secreción de glucagón, lo que es beneficioso para la glucogenólisis y la gluconeogénesis, mantiene los niveles de azúcar en sangre, se adapta a las necesidades de glucosa del corazón y el cerebro, es beneficioso para la lipólisis y mejora los ácidos grasos. oxidación. Suministro de energía. Por el contrario, después de comer o de una carga de glucosa, la proporción puede elevarse por encima de 10 debido al aumento de la secreción de insulina y la disminución de la secreción de glucagón. En este caso, el efecto de la proporción de islotes es dominante.