Особенности метаболизма поджелудочной железы Внешнесекреторная функция поджелудочной железы

Секреция воды. У человека ПЖ за сутки выделяет около 1 л поджелудочного сока. Синтез жидкой части панкреатического сока, включение в него электролитов совершаются преимущественно в протоковых клетках. Образуемый секрецией ацинарных клеток и клеток протоков сок ПЖ является гипертоническим и обусловливает движение воды по системе протоков ПЖ вплоть до их впадения в кишку. Сок, вытекающий из большого дуоденального соска (Фатеров сосок) в кишку, является изоосмотическим с плазмой.

Секреция электролитов. Предполагалось, что транспорт электролитов имеет место в мелких, а не в крупных протоках ПЖ. С помощью уравнения Нернста была рассчитана концентрация Na⁺, K⁺, Cl¯, HCO₃¯ в плазме и соке ПЖ. Когда концентрация иона натрия в плазме изменяется, происходит аналогичный сдвиг концентрации иона в соке ПЖ. В основе секреции электролитов ПЖ находятся метаболически зависимые транспортные процессы (активный транспорт). Концентрация Ca²⁺ в соке ПЖ изменяется параллельно содержанию в нем ферментов (амилазы).

Механизмы секреции бикарбонатов. Бикарбонат, вероятно, образуется в особых клетках и клетках железистых протоков. В образовании бикарбонатов решающую роль играет фермент карбоангидраза. Это доказано путём введения веществ, ингибирующих его синтез. Концентрация HCO₃¯ в соке ПЖ в 4-5 раз превосходит концентрацию анионов в крови. Концентрация бикарбонатов находится в зависимости от скорости секреции: при низкой скорости секреции концентрация бикарбонатов и хлоридов является близкой к концентрации их в плазме (36).

Секреция пищеварительных ферментов. Установлено, что около 75% всей образующейся в железе энергии аденозинтрифосфата (АТФ) затрачивается на синтез ферментов и лишь 10% - для переноса ионов. При длительном недостатке белков в пище может развиться дегенерация ПЖ. Некоторые ферменты, например, амилаза и липаза в клетках ПЖ, находятся в активной форме, в то время как протеолитические ферменты образуются в неактивной форме. Повреждения или нарушения проходимости железистых протоков ведут в результате распада белков и жиров к нарушению структуры ткани железы (39).

В пищеварительных процессах в кишечнике ферменты сока ПЖ играют главную роль. Состав и значение их различны (табл. 2).

Секреторную деятельность ациноциты осуществляют циклически. Их секреторный цикл занимает в среднем 1,5-2 часа. Однако в зависимости от физиологических потребностей организма в пищеварительных ферментах этот цикл может сократиться или, наоборот, увеличиться (68).

Около 20% общей массы ПЖ приходится на ферменты. При массе 80-100 г она продуцирует в сутки 1,5-2 л преимущественно белкового секрета, основу которого составляют 12 известных ферментов. По выходу готового продукта на единицу массы ПЖ можно сравнить только с почками, так как она продуцирует 20 мл секрета на 1 г массы в сутки.

Таблица 2. Состав протеинов в соке поджелудочной железы.

Ферменты	Содержание, %	Функции
Протеолитические ферменты
Химотрипсин 1	1.7	Белки
Химотрипсин 2	16.4
Трипсин	33.0
(Про)эластоза (панкреопептидаза)	8.0
(Про)карбоксипептидаза А1	3.5	Пептиды
(Про)карбоксипептидаза А2	8.8
(Про)карбоксипептидаза В	8.0
Аминолитичекие ферменты
α-амилаза	3.6	Крахмал, гликоген
Липолитические ферменты
Липаза1 (глицерол эстергидролаза)	8.5	Липиды
Липаза2	3.4
Эстераза (карбоксил эстергидролаза)
(Про)фосфолипаза А		Фосфолипиды
Холестеролэстераза		Эфир холестерина
Нуклеотические ферменты
Рибонуклеаза	1.1	РНК
Дезоксикрибонуклеаза		ДНК
Другие протеины
Колипаза		Кофактор липазы
Ингибитор трипсина		Блокирует активацию трипсина

 

Из всех ПЖ ферментов наибольшее значение, особенно при патологических состояниях, имеют протеолитические ферменты (рис. 1). Основное физиологическое и патологическое значение протеаз, помимо участия их в пищеварении, состоит в том, что, обладая кининогеназным действием, они при определенных условиях вызывают образование вазоактивных полипептидов кининов из тканевых и плазменных белков кининогенов. В физиологических условиях кининовая система осуществляет гуморальную регуляцию гемодинамики, свертывания крови и фибринолиза, секреторного процесса, функции почек и т.д. (11).

Рисунок 1. Ферменты поджелудочной железы.

 

В секреторном процессе ПЖ выделяют следующие стадии:

1. Поступление через эндотелий сосудов, базальную мембрану и базальную плазматическую мембрану ацинуса соединений, необходимых для синтеза протеина.

2. Рибосомальный синтез первичного белкового секрета в зернистом ЭПР.

3. "Созревание" белкового секрета в структурах комплекса Гольджи.

4. Накопление секрета в гранулах.

5. Объединение мембран зимогенных гранул с плазмолеммой и экструзия содержимого гранул, когда ферменты оказываются в просвете протоков.

В межпищеварительный период синтез и секреция ферментов ацинарными клетками ПЖ резко снижаются, но полностью функционировать клетки не прекращают и только находятся в фазе сниженной физиологической активности. После воздействия на организм холецистокинином-панкреозимином в ацинарных клетках ПЖ наблюдаются различные структурные изменения. Увеличивается количество секреторных гранул, которые могут даже отодвинуть ядро и комплекс Гольджи к базальной мембране.

Скорость синтеза и цикл обмена секреторных протеинов превышают скорость синтеза и цикл обмена структурных белков. Среднее время полураспада структурных белков составляет 3,5-5 сут, в то время как секреторных белков - от 10 до 12 ч.

Для максимального синтеза амилазы необходима доставка всего десяти АК и особенно - триптофана. Даже введение только одного триптофана оказывается достаточным для возбуждения секреции.

Основной способ выведения секрета из ацинарной клетки - мерокриновый, но не исключаются и другие способы выведения образовавшихся ферментов. Экзоцитоз происходит с большой скоростью.

Важной особенностью секреции в ПЖ является то, что ферменты синтезируются в неактивной форме в виде проферментов или зимогенов. Среди множества различных проферментов ключевую роль играет трипсиноген. Попадая в кишечник, он под действием энтеропептидазы превращается в трипсин. Энтеропептидаза - протеиназа, локализованная на поверхности клеток слизистой двенадцатиперстной кишки. Она отщепляет от трипсина короткий пептид, вследствие чего функциональные группы в трипсине перестраиваются и образуют активный центр. Образующиеся молекулы трипсина могут активировать следующие молекулы трипсиногена, аутокаталитически отщепляя пептид, а также активировать другие зимогены ПЖ. Активированные таким образом ферменты ПЖ способствуют интенсивному перевариванию пищевых белков (71) (рис. 2).

 

Рисунок 2. Активация пищеварительных ферментов поджелудочной железы.

 

Полагают, что в ПЖ существует гомогенная популяция ацинарных клеток, каждая из которых, по-видимому, содержит гомогенную популяцию зимогенных гранул. И если опорожнение клеток от секрета происходит только путем экзоцитоза, то в составе сока ПЖ энзимы должны всегда выделяться в смеси в общей пропорции. Однако если при введении холецистокинина выделяются все энзимы, то после мнимого кормления у человека трипсина и химотрипсина выделялось меньше, чем липазы, а амилазы не было вовсе (36).