胰岛内分泌细胞按形态学特征及分泌的激素至少有五种:
- α(A)细胞分泌胰高血糖素,约占胰岛细胞总数的 25%;
- β(B)细胞分泌胰岛素,占 60%–70%;
- δ(D)细胞分泌生长抑素(SS),约占 10%;
- F(PP)细胞分泌血管活性肠肽(VIP),D1(H)细胞和分泌胰多肽(PP),两者数量很少。
胰岛素
胰岛素的生物功能
胰岛素作用的靶器官主要是肝、肌肉和脂肪组织。
时相
- 即刻作用:发生在数秒钟内,通过转运蛋白的磷酸化,促进靶细胞葡萄糖、氨基酸以及 K+ 的内向转运
- 快速作用:发生在数分钟内,通过调节相关酶的活性,促进糖原合成、糖酵解、蛋白质合成
- 延迟作用:发生在数小时或数天后,通过调控多种基因的表达,促进脂肪、蛋白质合成及细胞生长
- 对糖代谢的作用(-):当血糖浓度升高时,胰岛素是体内唯一降低血糖的激素
- 通过减少血糖的来源:抑制肝糖原分解和糖异生作用
- 增加血糖的去路:促进糖原合成;促进外周组织转运、氧化利用和转化为非糖物质等
- 对脂肪代谢的作用(+):
- 促进脂肪的合成与储存:
- 促进葡萄糖进入脂肪细胞,合成脂肪酸和磷酸甘油等原料物质,再结合生成甘油三酯
- 当肝糖原储存饱和时,进入肝细胞内过多的葡萄糖就会转化为脂肪酸,再生成甘油三酯
- 生成的甘油三酯被装载于极低密度脂蛋白(VLDL)中,经血液运输至脂肪组织储存
- 抑制脂肪的分解与利用:
- 抑制激素敏感性脂肪酶的活性,减少脂肪细胞中甘油三酯的分解,从而抑制脂肪酸进入血液
- 增加大多数组织对葡萄糖的利用,从而减少对脂肪的利用
- 病理生理联系:
- 胰岛素缺乏可导致脂肪代谢紊乱,脂肪分解加强,脂肪酸的储存减少,大量脂肪酸在肝内氧化生成过多酮体,可引起酮症酸中毒,甚至昏迷
- 促进脂肪的合成与储存:
- 对蛋白质代谢的作用(+):
- 促进蛋白质的合成:
- 加速氨基酸通过膜转运进入细胞内,为蛋白质的合成提供原料
- 加速细胞核内 DNA 的复制和转录,增加 mRNA 及蛋白质数量
- 加强核糖体功能,促进 mRNA 的翻译过程,增加蛋白质合成
- 抑制蛋白质的分解,阻止氨基酸转化成糖,抑制肝糖异生
- 病理生理联系:
- 胰岛素缺乏可导致蛋白质分解增强,负氮平衡,身体消瘦
- 糖尿病患者因血糖升高后的渗透性利尿引起多尿,继而多饮,并且由于葡萄糖、脂肪、蛋白质代谢紊乱,出现体重减轻、疲乏无力等症状
- 促进蛋白质的合成:
- 对生长的作用(+)(促进蛋白质合成 → 促生长):胰岛素单独作用时,对生长的促进作用并不很强,只有在与生长激素共同作用时,才能发挥明显的促生长效应。
- 直接作用:通过胰岛素受体实现
- 间接作用:通过其他促生长因子如生长激素或胰岛素样生长因子的作用实现
胰岛素的分泌调节
- 营养成分的调节作用:
- 血糖(+):胰岛 B 细胞对血糖变化十分敏感,血糖水平是调节胰岛素分泌最重要的因素。
- 血中氨基酸水平(+):许多氨基酸也能刺激胰岛素分泌,其中以精氨酸和赖氨酸的作用最强。
- 血中氨基酸和葡萄糖对胰岛素分泌的刺激作用具有协同效应,单独的高氨基酸水平只有微弱的作用。
- 血中的脂肪酸和酮体(+):可促进胰岛素的分泌
- 长时间高血糖、高氨基酸和高血脂可持续刺激胰岛素分泌,导致胰岛 β 细胞功能衰竭,胰岛素分泌不足而引起糖尿病。
- 激素的调节作用:
- 胰岛激素:
- 旁分泌:
- 胰高血糖素(+):胰岛 α 细胞分泌的胰高血糖素可通过直接作用于 β 细胞促进胰岛素的分泌以及升高血糖的间接作用促进胰岛素的分泌
- 生长抑素(-):胰岛 δ 细胞分泌的生长抑素可以通过旁分泌抑制 β 细胞分泌胰岛素
- 自分泌:
- 胰岛素(-):对 β 细胞进行负反馈调节
- 旁分泌:
- 胃肠激素:
- (促胃液素、促胰液素、缩胆囊素、抑胃肽)(+),其中抑胃肽(GIP)的刺激作用(最强)属于生理性调节,是唯一直接作用影响胰岛素分泌的,又称葡萄糖依赖性促胰岛素多肽。
- 前馈调节:胃肠激素的这一作用,使得食物还在肠道内消化时,胰岛素分泌即已增加,使机体预先做好准备,为营养物质吸收后的细胞利用做好准备。
- 其他激素:(生长激素、糖皮质激素、甲状腺激 → 血糖升高)(+),(GHRH、TRH、CRH、胰高血糖样肽、VIP)(+),(胰抑素、瘦素)(-)
- 胰岛激素:
- 神经调节:神经调节对正常情况下的胰岛素分泌作用不大,主要维持胰岛 β 细胞对葡萄糖的敏感性。
- 右侧迷走神经(+)兴奋时释放乙酰胆碱:
- 可直接作用于 β 细胞膜上的 M 受体,促进胰岛素分泌;
- 也可通过刺激胃肠激素的分泌而间接促进胰岛素分泌。
- 交感神经(-)兴奋时释放去甲肾上腺素:
- 可通过作用于 β 细胞膜上的 α 受体抑制胰岛素分泌(主要)(运动时交感神经抑制胰岛素分泌可防止低血糖的发生);
- 也可通过 β 受体刺激胰岛素分泌(在 α 受体阻断的情况下)。
- 右侧迷走神经(+)兴奋时释放乙酰胆碱:
胰高血糖素
胰高血糖素的生物作用
胰高血糖素的主要靶器官是肝脏。
- 糖(+):促进
小肠吸收葡萄糖、肝糖原分解、减少肝糖原合成及增强糖异生作用,提高血糖水平。 - 脂肪酸(-):减少肝内脂肪酸合成甘油三酯,促进脂肪酸分解,使酮体生成增加(使细胞利用糖减少而利用酮体增多,间接升高血糖)。
- 蛋白质(-):抑制肝内蛋白质合成,促进其分解,同时促进肝细胞利用氨基酸进行糖异生。
- 胰岛激素:通过旁分泌促进胰岛 β 细胞分泌胰岛素(+)、δ 细胞分泌生长抑素(+)。
胰高血糖素的分泌调节
- 血糖(-)(最重要):
- 低血糖时,胰高血糖素的分泌增加,引起肝脏释放大量的葡萄糖入血,使血糖升高;反之,则分泌减少
- 饥饿时胰高血糖素分泌的增加对维持血糖稳态,保证脑的物质代谢和能量供应具有重要意义
- 氨基酸:
- 氨基酸对胰高血糖素和胰岛素的分泌都具有刺激作用。
- 血中氨基酸增加时,在促进胰岛素分泌降低血糖的同时,还刺激胰高血糖素分泌而使血糖升高,从而防止低血糖的发生
- 激素的调节:
- 胰岛激素(旁分泌):
- 胰岛素(-)和生长抑素(-)可以直接抑制相邻的 α 细胞;
- 胰岛素(+)还可以通过降低血糖间接刺激胰高血糖素的分泌。
- 胃肠激素:
- 缩胆囊素(+)和促胃液素(+)可促进胰高血糖分泌,而促胰液素(-)的作用则相反(促胰液素对胰岛素是促进,对胰高血糖素是抑制,其他的胃肠激素都是同时促进两个分泌)。
- 胰岛激素(旁分泌):
- 神经调节:交感神经(+)促进,迷走神经(-)抑制。