Биохимия и пороки развития поджелудочной железы

2

Реферат

на тему

Биохимия и пороки развития поджелудочной железы

Несмотря на громадное количество исследований, посвященных изучению внешней и внутренней секреции поджелудочной железы, до сих пор еще очень мало известно об особенностях состава и собственного обмена железы, обусловливающих синтез в ней многочисленных секретируемых ею ферментов и гормонов. По содержанию воды и основных типов органических соединений поджелудочной железы походит на ряд других внешнесекреторных желез, в частности на околоушную слюнную железу. Количество воды в поджелудочной железе взрослых животных и людей колеблется между 72 и 75%, содержание золы составляет 1,3--1,7% (выше у мужчин), белков -- 15,6%, липидов -- 10,6%.

Фосфолипиды содержатся в поджелудочной железе в большом количестве, в частности те, в состав которых входит инозит. По общему содержанию инозита поджелудочная железа уступает только мозгу, и количество его доходит в ней до 20 микромоль/г ткани. Сравнительно велико содержание в поджелудочной железе нуклеиновых кислот. Общее содержание рибонуклеиновой кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в поджелудочной железе мыши превышает 3%. Общее количество углеводов в поджелудочной железе невелико и суммарное содержание полисахаридов (гликогена) и олигосахаридов не превышает 0,2--0,3%.

Минеральный состав поджелудочной железы может быть охарактеризован следующими данными: Ка -- 80--90 мг%, К -- 210-- 260 мг%, Са-- 14--16 мг%, Мn -- 18-- 27 мг%, С1--180 мг%, неорганический Р-- 70--90 мг% . Разница между приведенными количествами катионов и анионов покрывается в основном за счет ионов НС0₃. В золе поджелудочной железы обнаружены все микроэлементы, обычно находимые в тканях животных, причем сравнительно много содержится в ней Со, количество которого может доходить до 0,2 мг/кг ткани, что превосходит содержание его в печени. Количество Zn в поджелудочной железе(0,3 мг%) по отношению к весу всего органа не превышает его содержания в других органах, но поскольку 2п сосредоточен в основном в клетках островков Лангерганса, то концентрация его в этих клетках достигает сравнительно очень большой величины. Следует отметить также относительно высокое содержание в клетках поджелудочной железы никеля и марганца.

Белки поджелудочной железы. Основная масса белков клеток поджелудочной железы содержится в гиалоплазме, получающейся после отделения всех структурных элементов клеток центрифугированием гомогенатов поджелудочной железы при высоких скоростях, и в микросомах. В ядрах клеток поджелудочной железы находится около 15% всего содержащегося в клетках азота, в зимогенных гранулах 1,8%, в больших и малых митохондриях 13,5%, в микросомах 36% и в гиалоплазме около 32%. По относительному содержанию азота в митохондриях и микросомах клетки поджелудочной железы значительно отличаются от клеток печени. В последних содержание белков в митохондриях и микросомах приблизительно одинаково, в клетках же поджелудочной железы содержание белков в микросомах больше чем вдвое превосходит их количество в митохондриях. Это отличие, возможно, связано с тем, что именно микросомы являются теми структурными элементами клеток поджелудочной железы, в которых наиболее интенсивно происходит синтез ряда белков, в том числе белков, выделяемых с поджелудочным соком. Надо отметить, что по интенсивности синтеза белков клетки поджелудочной железы, насколько об этом можно судить по быстроте включения в них меченных различными изотопами аминокислот, являются одними из наиболее активных и сходны в этом отношении с клетками печени. Относительно природы и свойств синтезируемых в различных клетках поджелудочной железы белков, за исключением белков, входящих в состав секретируемых с поджелудочным соком ферментов и гормонов инсулина и глюкагона, известно еще мало. Можно считать только установленным, что значительная часть этих белков относится к нуклеопротеидам. Относительно большая часть всех белков клеток поджелудочной железы приходится также на долю ее ферментов как секретируемых с поджелудочным соком, так и принимающих участие в обмене ткани самой железы. Из секретируемых белков в кристаллической форме были выделены трипсиноген, трипсин, химотрипсин а и (5, карбоксиполипептидаза, рибонуклеаза, дезоксприбоиуклеаза и эластаза. По числу и разнообразию ферментов, участвующих в обмене самой железы, клетки поджелудочной железы занимают одно из первых мест среди клеток всех других органов и тканей организма, а по содержанию, например, такого фермента, как рибонуклеаза, поджелудочная железа превосходит все другие органы. Относительно распределения ферментов между отдельными структурными элементами клеток поджелудочной железы достаточно достоверные данные имеются только для некоторых. Так, при исследовании клеток поджелудочной железы мышей было установлено, что амилаза содержится во всех структурных элементах и гиалоплазме, но особенно велико ее содержание в зимогенных гранулах. В больших же и малых митохондриях количество этого фермента сравнительно очень невелико. Если исходить из данных, полученных в последнее время Штраубом и его сотрудниками, о том, что синтез амилазы происходит в основном в микросомах, то надо полагать, что перед выделением с поджелудочным соком амилаза накапливается в зимогенных гранулах. Основная масса секретируемой рибонуклеазы также обнаруживается в зимогенных гранулах, дезоксирибонуклеаза и кислая фосфатаза', наоборот, сосредоточены в митохондриях. Около 40% всей находящейся в поджелудочной железе мышей цитохромоксидазы обнаружено в зимогенных гранулах и больших митохондриях, причем в последних концентрация этого фермента значительно выше, чем в зимогенных гранулах. Во время секреции железы, стимулированной пилокарпином или карбамилхолином, поджелудочная железа крыс теряет около 20% своих белков, причем в наибольшей степени потеря происходит за счет амилазы и протеолитических ферментов. О быстроте синтеза этих белков в клетках поджелудочной железы дает представление тот факт, что уже через 5--6 часов после начала стимуляции количество амилазы и протеолитических ферментов в клетках поджелудочной железы возвращается к норме. Через этот же промежуток времени после стимуляции наблюдается наибольшая скорость включения аминокислот в белки поджелудочной железы, что также свидетельствует о высокой скорости их синтеза в этот период.

Нуклеиновые кислоты. Содержание ДНК в поджелудочной железе составляет в среднем 0,37%, при расчете же на одно ядро оно равняется 8-10^-12 г. Небольшое количество ДНК, обнаруживаемое в зимогенных гранулах и гиалоплазме, по-видимому, является следствием попадания туда ДНК при разрушении ядер во время их выделения. Содержание РКК достигает в поджелудочной железе 2,65%, что приблизительно в 2,5 раза выше, чем в печени. Наибольшее количество РНК содержится в микросомах клеток поджелудочной железы, и это наблюдение хорошо согласуется с приведенным уже выше фактом, что именно в этих структурных элементах происходит наиболее быстрый синтез ряда белков. При изучении синтеза химотрипсина в поджелудочной железе морской свинки было установлено, что включение аминокислот в эти белки в микросомах происходит в 6 раз быстрее, чем в зимогенных гранулах. Имеются указания на то, что химотрипсин синтезируется в ультрамикроскопических гранулах, прикрепленных к микросомам, состоящих в основном из рибонуклеопротеидов. Об изменениях содержания РНК в поджелудочной железе в период секреции данные противоречивы: есть указания на то, что содержание РНК и ДНК в железе во время секреции увеличивается, по другим же сведениям, оно существенно не меняется. Во всяком случае, количество РНК в поджелудочной железе в период секреции не уменьшается, и в этом отношении нет параллелизма между изменением содержания белков в поджелудочной железе во время секреции и изменениями содержания РНК. Возможно, что сохранение уровня РНК в клетках поджелудочной железе во время секреции является важным фактором в последующем усилении синтеза белков, на которое указывалось выше.

Влияние различных факторов на содержание инсулина в поджелудочной железе

Инсулин образуется в (Б-клетках лангергансовых островков и находится в них в составе особых нерастворимых гранул цитоплазмы, причем его содержание пропорционально количеству этих гранул. Механизм выхождения инсулина из этих гранул и его секреции в кровь остается еще невыясненным. При перфузии изолированной поджелудочной железы крыс кровью, содержащей повышенное количество глюкозы, было установлено повышение секреции инсулина. Такой же эффект наблюдался при введении глюкозы в поджелудочную артерию собак. Имеет ли этот процесс значение для регуляции содержания глюкозы в крови у нормальных животных и человека, остается до сих пор, однако, неясным, т. к. колебания содержания глюкозы в крови в норме недостаточно велики, чтобы вызвать заметное изменение в секреции инсулина. Содержание инсулина в поджелудочной железе при расчете на 1 г ткани колеблется у различных видов млекопитающих в сравнительно небольших пределах, несмотря на то, что интенсивность процессов углеводного обмена у них может резко различаться. Наивысшее содержание инсулина отмечено в поджелудочной железе кроликов и обезьян (шимпанзе), у которых оно достигает 5,2--11,2 ЕД на 1 г ткани. Наименьшие количества инсулина найдены в П. ж. морской свинки, где оно равно лишь 0,08-- 0,23 ЕД на 1 г ткани. У здоровых людей содержание инсулина обычно колеблется в пределах 1--2 ЕД на 1 г ткани. Отмечены значительные изменения в содержании инсулина в поджелудочной железе различных животных в зависимости от возраста. Так, например, у новорожденных телят концентрация инсулина в поджелудочной железе при расчете на 1 г ткани составляет около 12 ЕД, у бычков в возрасте 2 лет эта величина снижается до 4,8 Е Д, а у взрослых животных в возрасте 9 лет и больше составляет только 1,8 ЕД. У людей концентрация инсулина в железе в возрасте до 5 лет, по-видимому, остается высокой, затем снижается до 12 лет, после чего концентрация его уже заметно не меняется. Общее же количество инсулина в поджелудочной железе при расчете на 1 кг веса тела повышается вплоть до 21 года. То обстоятельство, что в дальнейшем количество инсулина в поджелудочной железе отстает от увеличения веса, обусловливает недостаточность содержания инсулина в поджелудочной железе пожилых людей, в особенности у тучных, что, по-видимому, имеет определенное значение в механизме возникновения «диабета тучных». В литературе имеются также указания на то, что содержание инсулина в поджелудочной железе подвержено сезонным колебаниям и что оно выше у телят зимой; однако эти данные недостаточно достоверны, т. к. в соответствующих исследованиях не были учтены изменения в питании животных и другие факторы, могущие влиять на синтез и содержание инсулина в поджелудочной железе. Одним из наиболее важных факторов, определяющих содержание инсулина в поджелудочной железе, является характер питания и калорийность диеты. Уже сравнительно давно было установлено, что даже кратковременное голодание крыс вызывает значительное уменьшение содержания инсулина в их поджелудочной железе. Недостаточное по калорийности питание также ведет к заметному уменьшению содержания инсулина в поджелудочной железе крыс, но оказывает меньший эффект на количество инсулина в поджелудочной железе собак. При достаточной в отношении калорийности диете повышение содержания в ней жиров за счет углеводов также ведет к снижению содержания инсулина в поджелудочной железе крыс независимо от того, вызывает ли повышение количества жира в диете ожирение печени, или шт. При уменьшении содержания жира в диете и увеличении в ней содержания углеводов количество инсулина в поджелудочной железе крыс быстро возвращается к исходной величине, но увеличение содержания углеводов в обычной диете крыс не вызывает увеличения содержания инсулина в поджелудочной железе. Таким образом, определенное количество углеводов в диете необходимо для поддержания нормального уровня инсулина в железе, но увеличение их содержания сверх этого количества не может повести к повышению содержания инсулина свыше нормы. Что касается влияния белков диеты на содержание инсулина в поджелудочной железе, то имеются данные о том, что включение в диету крыс желатины вместо казеина обусловливает уменьшение содержания инсулина, по-видимому, вследствие недостаточности содержания в желатине триптофана и лизина. Не установлено какого-либо специфического влияния содержания витаминов и микроэлементов в диете, в том числе и цинка, на количество инсулина в поджелудочной железе. Удаление у животных надпочечников, гипофиза или половых желез само по себе не оказывает заметного влияния на содержание инсулина в поджелудочной железе, но введение животным значительных количеств препаратов передней доли гипофиза, содержащих лактотропный гормон и АКТГ, а также эстрогенов и тироксина ведет к заметному увеличению содержания инсулина, сопровождающемуся повышением числа активно функционирующих 3-клеток. Резкое уменьшение содержания инсулина в поджелудочной железе, наблюдается при воздействии на организм животных аллоксана и других диабетогенных факторов и при диабете у людей. При диабете средней тяжести у людей содержание инсулина в поджелудочной железе может снизиться до 0,4 ЕД на 1 г ткани, что соответствует 40 ЕД во всей железе, вместо 160--200 ЕД в норме. Введение инсулина как здоровым животным, так и животным с экспериментальным диабетом в большинстве случаев вызывает значительное уменьшение содержания инсулина в поджелудочной железе, сопровождающееся уменьшением числа и активности А-клеток. Большое значение имеет то обстоятельство, что введение инсулина увеличивает степень снижения его содержания в поджелудочной железе, вызываемого голоданием или повышением количества жира в диете, но уменьшает степень снижения, вызываемого введением диабетогенных препаратов гипофиза или частичной панкреатомией. Это объясняется тем, что при голодании и повышении содержания жиров в диете потребность животных в инсулине значительно уменьшается, и это обусловливает регулярное уменьшение синтеза инсулина и его накопления в поджелудочной железе. Введение инсулина в этих случаях покрывает часть пониженной потребности животного и тем самым вызывает дальнейшее уменьшение синтеза инсулина. В тех же случаях, когда уменьшение содержания инсулина в поджелудочной железе вызывается диабетогенными факторами или частичной панкреатомией, оно является следствием истощения способности клеток синтезировать инсулин, наступающим после периода усиленной деятельности этих клеток. Введение инсулина в этих случаях, удовлетворяя часть потребности в нем организма, предотвращает истощение способности р-клеток синтезировать инсулин и способствует накоплению его в поджелудочной железе. В настоящее время еще нет достаточно убедительных данных о том, как влияет введение инсулина больным диабетом на его содержание в поджелудочной железе, но вполне вероятно, что в зависимости от тяжести заболевания и характера диеты и других факторов оно в одних случаях может снижать синтез и содержание инсулина в железе, в других случаях, наоборот, способствовать его увеличению.

Патологическая анатомия

Пороки развития

Дистопия поджелудочной железы встречается редко. Грубер различает первичную и вторичную дистопию. Первичная является пороком развития раннего эмбрионального периода и обусловлена порочной закладкой органа. Вторичная дистопия возникает значительно позже, обычно под влиянием изменения положения или объема соседних с ней органов (диафрагмальные грыжи, пупочные грыжи, и т. д.). Кроме того, могут возникать и комбинированные перемещения поджелудочной железы. Дистопии встречаются при дефектах и грыжах диафрагмы со смещением органов брюшной полости, то же при врожденных пупочных грыжах.

Аномалия формы поджелудочной железы встречается редко. В незначительном количестве случаев железа может быть расщеплена вдоль продольной оси органа. От тела поджелудочной железы могут быть отделены головка или иная часть. У отделенной части поджелудочной железы имеется свой собственный проток. Иногда головка узка, иногда увеличена и оказывается спереди двенадцатиперстной кишки. В этих случаях бывает уменьшена в размерах или вовсе отсутствует хвостовая часть железы Своеобразным пороком развития является кольцевидная поджелудочная железа: либо головная часть органа охватывает кольцом двенадцатиперстную кишку, либо поджелудочная железа всей своей массой образует такое кольцо (типичная кольцевидная поджелудочная железа). Просвет кишки в месте кольца нередко бывает суженным, а иногда имеет место полная атрезия кишки.

Аномалия положения и формы протоков. Основной проток может располагаться не в заднем, а в переднем отделе железы, а также бывает раздвоен. Анастомоз между основным и добавочным протоком бывает чрезмерно широким, иногда очень узким и иногда полностью отсутствует. В 10% случаев добавочный проток впадает в двенадцатиперстную кишку самостоятельно, обычно несколько выше фатерова сосочка, и тогда носит название санториниева протока. Санториниев проток несет функцию основного протока, если последний сужен или атрофирован в связи с врожденной аномалией или закупорен камнем, сдавлен опухолью, рубцами. Основной проток может впадать в желудок, общий желчный проток, иногда выше фатерова сосочка в двенадцатиперстную кишку.

Добавочные поджелудочные железы обнаруживаются обычно в стенке двенадцатиперстной кишки, тонкого кишечника, желудка, желчного пузыря, общего желчного протока, меккеллева дивертикула, в брыжейке, печени, селезенке и области пупка. Они представляют собой плотноватые образования от 1,5 до 4 см диаметром, несколько возвышающиеся со стороны серозного покрова. В случаях, когда добавочные железы располагаются в стенке полых органов, они нередко открываются в просвет их самостоятельными протоками. Гистологическое строение желез органоидное с экскреторными и инкреторными отделами. Иногда полностью отсутствуют островки Лангерганса, иногда они преобладают. В. М. Воскресенский (1950) приводит случай, когда ошибочное хирургическое удаление добавочной поджелудочной железы привело к смерти от гипергликемической комы. Гистологически в удаленной железе преобладали крупные островки, в то время как в основной железе их было мало при выраженных здесь некробиотических изменениях. Кауфман наряду с добавочными поджелудочными железами различает еще рудиментарные добавочные поджелудочные железы, носящие в литературе иногда название аденомиом, хотя с опухолями они ничего общего не имеют. В этих образованиях отсутствует органоидное строение, гистологически в них преобладает строма и кисты, встречаются мелкие железистые дольки. Истинная природа добавочных рудиментарных поджелудочных желез нередко может быть установлена только при изучении их на серийных гистологических срезах.

Агенезия поджелудочной железы является чрезвычайно редко встречающимся пороком развития. Диагностика этого порока сложна, т. к. отсутствие поджелудочной железы на обычном месте не исключает того, что она может быть рассеяна в виде мелких образований в стенке кишечника и желудка. Истинная агенезия имеет место в случаях тяжелых уродств: ацефалии, акардии и т. д. Недоразвитие поджелудочной железы -- гипоплазия -- встречается при общем недоразвитии организма при врожденном сифилисе, иногда вне связи с другими пороками или с какой-либо определенной причиной. Гиперплазия поджелудочной железы также очень редкий порок развития, связана с общей силапхомегалией. Иногда встречается ложная гиперплазия поджелудочной железы за счет разрастания в органе жировой клетчатки. Врожденные изменения объема поджелудочной железы встречаются очень редко и не имеют практического значения.