Поджелудочная железа регулирует обмен веществ и пищеварение. Она вырабатывает ферменты, необходимые для переваривания пищи, и гормональные соединения, имеющие пептидную природу и влияющие на обмен веществ. Что представляют собой панкреатические пептиды и как они влияют на организм.
Строение поджелудочной железы, островки Лангенгарса
Чтобы понять, какие виды пептидов вырабатывает этот орган, нужно разобраться в его функционале. Поджелудочная железа — удлиненный орган, расположенный за брюшиной, выполняет две функции:
- Экзокринную. Выделяет пищеварительные ферменты для переработки пищи. Пищеварительные соки поступают в двенадцатиперстную кишку, где расщепляют белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, жиры и другие соединения.
- Эндокринную. Поджелудочная железа производит гормоны, регулирующие обмен веществ. Эти вещества представляют собой пептиды — цепочки аминокислот. Гормональную функцию в железе выполняют скопления клеток – островки Лангерганса, названные в честь ученого Пола Лангерганса, открывшего их в 1869 году. Каждый островок включает тысячи эндокринных клеток, но все они составляют только 2% от массы поджелудочной железы.
Островковые клетки включают альфа-, бета-, дельта-, эпсилон-клетки и РР-клетки. Каждый вид выделяет определенные гормоны, которые попадают в кровь через мелкие капилляры, пронизывающие орган. Некоторые из этих гормональных соединений вырабатываются не только поджелудочной железой, но и другими органами. Часть панкреатических пептидов хорошо изучены, но есть малоисследованные соединения.
Остановимся на свойствах каждого панкреатического пептида. Для удобства разобьем все эти соединения по видам клеток, которые их производят.
Панкреатические пептиды α-клеток поджелудочной железы
Альфа-клетки отличаются большим размером и занимают около 20% общего объема островков Лангерганса. Вырабатывают следующие панкреатические гормоны-пептиды:
- Глюкагон. Гормон, повышающий уровень глюкозы в крови. Заставляет печень выбрасывать запасы глюкозы, которые хранятся в виде полисахарида гликогена. Если сахара в печеночном депо недостаточно, гликоген запускает процесс добычи энергии из других тканей, например, из жира с образованием кетоновых тел. Именно на этом построена кето-диета, из-за уменьшения объема углеводов в пище организм получает энергию из жировых клеток и вес падает.
- Инкретин и родственные ему пептиды. К этой категории относятся разнообразные гормоны, из которых наиболее изучены глюкагоноподобный пептид (ГПП-1) и глюкозозависимый инсулинотропный пептид (ГИП). Раньше считалось, что эти вещества вырабатываются только L-клетками кишечника, но позже ученые обнаружили, что они вырабатываются и другими органами, в том числе клетками головного мозга и поджелудочной железой. Инкретины выделяются в ответ на поступление в организм пищи и заставляют железу вырабатывать больше инсулина. Пептиды ГПП-1 и ГИП активизируют обмен веществ, тормозят продвижение пищи по кишечнику, создают ощущение сытости и гасят аппетит на уровне головного мозга. Поэтому их аналоги (агонисты) включают в состав популярных препаратов для похудения. Сейчас эти вещества усиленно изучаются, и возможно, у них будут обнаружены другие полезные свойства.
- Пептид YY (PYY). Вещество, состоящее из крупных молекул, каждая из которых содержит 36 аминокислотных остатков. Кроме поджелудочной железы, выделяется L-клетками кишечника. Вырабатывается в процессе еды и снижает аппетит по мере насыщения. Удлиняет время прохождения пищи и продлевает ощущение сытости.
Еще один перспективный компонент, который, возможно, в будущем войдет в состав препаратов для снижения веса.
Панкреатические пептиды β -клеток поджелудочной железы
Гормонпродуцирующие β-клетки островков Лангерганса мельче, но многочисленнее α-клеток. На них приходится 75% объема островков Лангерганса. Гормоны, выделяемые этими клеточными элементами, влияют на процесс пищеварения и другие функции организма:
- Инсулин. Гормон, предназначенный для переработки углеводов. Хранится в виде неактивного вещества — проинсулина — в секреторных гранулах железы и высвобождается при увеличении концентрации сахара в крови. Участвует в процессе перемещения глюкозы из кровотока в клетки, где она превращается в энергию. Взаимодействие между глюкагоном и инсулином уравновешивает уровень сахара в крови. При недостаточной выработке этого гормона возникает диабет первого типа, и больные вынуждены пожизненно получать инсулинотерапию.
- Гастрин и холецистокинин. Кроме поджелудочной железы, вырабатываются G-клетками, расположенными в желудке и двенадцатиперстной кишке. Эти гормоны – пептиды повышают выработку инсулина, выделение желудком соляной кислоты и пепсиногена. Усиливают секрецию поджелудочной железой бикарбонатов и ферментов, активизируют работу желудочно-кишечного тракта.
- Секретин. Кроме поджелудочной железы, вырабатывается S-клетками слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки. Вещество противоположно по действию гастрину и холецистокинину. Блокирует выработку соляной кислоты клетками желудка, снижает выделение пищеварительных соков поджелудочной железой. Секретин, гастрин и холецистокинин работают вместе, обеспечивая правильное функционирование желудочно-кишечного тракта.
- Урокортин 3. Пептидный гормон, действие которого пока изучается. Но ученые уже выяснили, что урокортин 3 производится одновременно альфа- и бета-клетками островков Лангерганса в поджелудочной железе. Возможно, он выделяется и другими органами, но пока это не известно. Урокортин 3 – часть оси кишечник-мозг, через которую сигналы от центральной нервной системы поступают в пищеварительную систему. Влияет на аппетит и эмоции, в том числе связанные с приемом пищи. Регулирует выработку инсулина, глюкагона и соматостатина.
- Полипептид островкового амилоида (амилин). Обнаружен в 1986 году, но до сих пор досконально не изучен. Снижает уровень сахара в крови тремя способами: замедляет скорость перемещения пищи из желудка в кишечник, уменьшает выработку глюкозы печенью, вызывает чувство сытости, помогая контролировать аппетит и сокращать количество потребляемой пищи. Предполагается, что на основе этого вещества можно создать целый ряд перспективных лекарств от диабета. В США уже выпущен аналог гормона – препарат Symlin, вводимый в шприц-ручках, который назначают для снижения уровня глюкозы крови в случае, если другие средства для лечения диабета оказались неэффективными.
- Вазопрессин и окситоцин. Нейропептиды, влияющие на работу нервной системы. Вырабатываются в основном задней долей гипофиза головного мозга, но небольшое их количество выделяется поджелудочной железой и М-клетками кишечника.
Влияют на работу почек, сердечно-сосудистой и центральной нервной системы, репродуктивных органов, молочной железы. Дают эффект, схожий с действием инсулина: снижают сахар крови, способствуют его поступлению в клетки для последующей выработки энергии.
Панкреатические пептиды дельта-клеток поджелудочной железы
Δ-клетки, секретирующие пептидный гормон соматостатин, составляют около 10% объема островков Лангерганса. Кроме поджелудочной железы, этот гормон вырабатывается в гипоталамусе – структуре головного мозга, центральной нервной системе, периферических нервных клетках – нейронах и желудочно-кишечном тракте.
Соматостатин существует в двух формах: одна, состоящая из 14 аминокислот, функционирует в головном мозге и центральной нервной системе, другая, состоящая из 28 аминокислот, – в пищеварительной системе.
Этот пептид тормозит выработку желчи, желудочного сока, пищеварительных ферментов и целого ряда гормонов:
- соматотропина, отвечающего за рост;
- тиреотропного гормона (ТТГ), вырабатываемого гипофизом и регулирующего работу щитовидной железы;
- пролактина – гормона ацидофильных клеток передней доли гипофиза, обеспечивающих формирование молочных желез и лактацию;
- гормонов пищеварительной системы: гастрина, инсулина, глюкагона, секретина.
В центральной нервной системе соматостатин работает как нейротрансмиттер – передает сигналы между нервными клетками в структурах головного мозга: боковой перегородке, коре, миндалевидном теле, гиппокампе, таламусе и стволе.
Панкреатические пептиды эпсилон-клеток поджелудочной железы
Клеточные Ε-структуры вырабатывают гормон грелин – пептид, состоящий из 28 фрагментов аминокислот. Это вещество стимулирует аппетит, выработку желудком гастрина, желудочного сока и пепсина. Кроме поджелудочной железы, выделяется клетками желудка, тонкого кишечника и желчного пузыря.
Грелин действует и вне желудочно-кишечного тракта. Способность этого вещества увеличивать выработку гормона роста – соматотропина – используется при изготовлении спортивных добавок. Существуют препараты, например, ибутаморен, повторяющие действие грелина, которые увеличивают выработку соматотропина и таким способом позволяют увеличить мышечную массу, силу и выносливость.
Искусственные аналоги грелина не относятся к стероидам, поэтому не влияют на уровень тестостерона и не требуют проведения послекурсовой терапии. Поэтому они популярны у спортсменов, армрестлеров и бодибилдеров.
Поскольку для изготовления спортивных препаратов копируется не вся молекула грелина, а только ее часть, воздействующая с гормоном соматотропином, биодобавки не вызывают существенного повышения аппетита.
Клетки панкреатического полипептида ( РР-клетки)
Эти клеточные структуры вырабатывают панкреатический полипептид, влияющий на процесс насыщения. Вещество связывается с мозгом через блуждающий нерв и передает таким способом информацию о голоде и сытости. Полипептид расслабляет желчный пузырь, приостанавливает выделение желчи и замедляет пищеварение. Повышение его концентрации уменьшает выработку ферментов поджелудочной железой и скорость переваривания пищи.
Но использовать искусственно созданный панкреатический пептид для подавления чувства голода нельзя. Это вещество в высоких дозах тормозит пищеварение, поэтому негативно влияет на состояние желудочно-кишечного тракта.
Нарушение выработки панкреатического полипептида наблюдается при генетической патологии – синдроме Прадера-Вилли. Больные постоянно хотят есть и страдают тяжелой формой ожирения. Им с раннего детства проводят гормональную терапию.
Ксенин-25 и нейротензин
Ксенин-25 — пептидный гормон, который производят К-клетки тонкого кишечника, также обнаружили в поджелудочной железе. Его родственник, нейротензин, тоже найден там. Пока неизвестно, какие именно структуры органа вырабатывают эти пептиды.
Ксенин-25 стимулирует выработку панкреатического полипептида, усиливает действие инкретинов, влияет на выработку инсулина и глюкагона. Ученые выяснили, что ксенин-25 и нейротензин способны восстанавливать β-клетки железы. Это делает пептиды перспективными веществами для лечения диабета. Но пока этот вопрос требует дальнейшего изучения.
Рост заболеваемости диабетом и другими патологиями поджелудочной железы заставляют ученых активно изучать этот орган. В ходе исследований обнаруживаются новые пептиды, которые могут вырабатываться клетками Лангерганса. Поэтому список панкреатических пептидных соединений, вероятно, скоро пополнится.
