وظيفة الغدد الصماء في البنكرياس

يقع البنكرياس على الجدار الخلفي للتجويف البطني، خلف المعدة، عند مستوى الفقرتين القطنيتين الأولى والثانية، ويمتد من الاثني عشر إلى سرخ الطحال. يبلغ طوله حوالي 15 سم، ووزنه حوالي 100 غرام. للبنكرياس رأس يقع في قوس الاثني عشر، وجسم وذيل يصلان إلى سرخ الطحال ويقعان خلف الصفاق. يتم إمداد البنكرياس بالدم عن طريق الشريان الطحالي والشريان المساريقي العلوي. يدخل الدم الوريدي إلى الأوردة المساريقية الطحالية والعلوية. يُعصب البنكرياس بالأعصاب الودية واللاودية، حيث تتصل أليافها الطرفية بغشاء خلايا الجزر.

للبنكرياس وظائف خارجية وأخرى صماء. تُؤدى هذه الأخيرة عن طريق جزر لانغرهانس، التي تُشكل حوالي 1-3% من كتلة الغدة (من مليون إلى مليون ونصف مليون خلية). يبلغ قطر كل منها حوالي 150 ميكرومتر. تحتوي كل جزيرة على ما بين 80 و200 خلية. وهناك أنواع عديدة منها، حسب قدرتها على إفراز هرمونات عديد الببتيد. تُنتج الخلايا أ الجلوكاجون، وتُنتج الخلايا ب الأنسولين، وتُنتج الخلايا د السوماتوستاتين. كما اكتُشف عدد من خلايا الجزر، والتي يُفترض أنها تُنتج عديد الببتيد الخلالي الوعائي (VIP)، وببتيد الجهاز الهضمي (GIP)، وعديد الببتيد البنكرياسي. تتمركز الخلايا ب في مركز الجزيرة، بينما يقع الباقي على محيطها. تتكون الكتلة الأكبر - 60% من الخلايا - من خلايا B، و25% من خلايا A، و10% من خلايا D، والباقي - 5% من الكتلة.

يتكون الأنسولين في الخلايا البائية من سلفه، البروإنسولين، الذي يُصنع على ريبوسومات الشبكة الإندوبلازمية الخشنة. يتكون البروإنسولين من ثلاث سلاسل ببتيدية (A، B، C). تتصل السلسلتان A وB بجسور ثنائي الكبريتيد، بينما يربط الببتيد C السلسلتين A وB. يبلغ الوزن الجزيئي للبروإنسولين 9000 دالتون. يدخل البروإنسولين المُصنع إلى جهاز جولجي، حيث يُحلل بواسطة إنزيمات بروتينية إلى جزيء ببتيد C وزنه الجزيئي 3000 دالتون وجزيء أنسولين وزنه الجزيئي 6000 دالتون. تتكون السلسلة A من الأنسولين من 21 بقايا حمض أميني، والسلسلة B من 30، والببتيد C من 27-33. المادة السلفية للبروإنسولين في عملية تخليقها الحيوي هي البريبروإنسولين، الذي يختلف عن السابق بوجود سلسلة ببتيدية أخرى تتكون من 23 حمضًا أمينيًا، ومرتبطة بالطرف الحر للسلسلة B. يبلغ الوزن الجزيئي للبريبروإنسولين 11500 دالتون. يتحول بسرعة إلى بروإنسولين على البوليسومات. من جهاز جولجي (المركب الصفائحي)، يدخل الأنسولين والببتيد C وجزئيًا البروإنسولين إلى حويصلات، حيث يرتبط الأول بالزنك ويترسب في حالة بلورية. تحت تأثير محفزات مختلفة، تنتقل الحويصلات إلى الغشاء السيتوبلازمي وتُطلق الأنسولين في صورة مذابة في الفراغ قبل الشعيري عن طريق الانتفاخ الخلوي.

أقوى مُحفِّز لإفرازه هو الجلوكوز، الذي يتفاعل مع مُستقبلات الغشاء السيتوبلازمي. تستجيب الأنسولين لتأثيره على مرحلتين: المرحلة الأولى - سريعة - تُقابل إطلاق احتياطيات الأنسولين المُصنّع (المجموعة الأولى)، والمرحلة الثانية - بطيئة - تُميّز سرعة تخليق الأنسولين (المجموعة الثانية). تنتقل الإشارة من الإنزيم السيتوبلازمي - أدينيلات سيكليز - إلى نظام cAMP، مُحرِّكًا الكالسيوم من الميتوكوندريا، الذي يُشارك في إطلاق الأنسولين. بالإضافة إلى الجلوكوز، فإن الأحماض الأمينية (أرجينين، ليوسين)، والجلوكاجون، والغاسترين، والسيكريتين، والبنكريوزيمين، والببتيد المُثبِّط للمعدة، والنيوروتنسين، والبومبيزين، وأدوية السلفانيلاميد، والمُنشِّطات بيتا الأدرينالية، والجلوكوكورتيكويدات، وهرمون سترومبتيد القصبي، وهرمون سترومبتيد القشري، لها تأثير مُحفِّز على إطلاق الأنسولين وإفرازه. يؤدي نقص سكر الدم، والسوماتوستاتين، وحمض النيكوتين، والديازوكسيد، وتحفيز ألفا الأدرينالية، والفينيتوين، والفينوثيازينات إلى تثبيط إفراز وإطلاق الأنسولين.

الأنسولين في الدم حر (الأنسولين المناعي التفاعلي، IRI) ويرتبط ببروتينات البلازما. يحدث تحلل الأنسولين في الكبد (حتى 80%)، والكلى، والأنسجة الدهنية تحت تأثير إنزيمي الجلوتاثيون ترانسفيراز واختزال الجلوتاثيون (في الكبد)، والأنسوليناز (في الكلى)، والإنزيمات المحللة للبروتين (في الأنسجة الدهنية). كما يتعرض البروإنسولين والببتيد C للتحلل في الكبد، ولكن بوتيرة أبطأ بكثير.

للأنسولين تأثيرات متعددة على الأنسجة المعتمدة عليه (الكبد، العضلات، الأنسجة الدهنية). وليس له تأثير مباشر على الأنسجة الكلوية والعصبية، أو عدسة العين، أو كريات الدم الحمراء. الأنسولين هرمون بنائي يُعزز تخليق الكربوهيدرات والبروتينات والأحماض النووية والدهون. ويتجلى تأثيره على استقلاب الكربوهيدرات في زيادة نقل الجلوكوز إلى خلايا الأنسجة المعتمدة عليه، وتحفيز تخليق الجليكوجين في الكبد، وتثبيط عملية تكوين الجلوكوز وتحلل الجليكوجين، مما يؤدي إلى انخفاض مستويات السكر في الدم. أما تأثير الأنسولين على استقلاب البروتين، فيتجلى في تحفيز نقل الأحماض الأمينية عبر الغشاء السيتوبلازمي للخلايا، وتخليق البروتين، وتثبيط تحلله. وتتميز مشاركته في استقلاب الدهون بمشاركته في الدهون الثلاثية في الأنسجة الدهنية، وتحفيز تخليق الدهون، وتثبيط تحللها.

يعود التأثير البيولوجي للأنسولين إلى قدرته على الارتباط بمستقبلات محددة في الغشاء السيتوبلازمي للخلية. بعد الارتباط بها، تنتقل الإشارة عبر إنزيم مدمج في الغشاء - أدينيلات سيكليز - إلى نظام cAMP، الذي ينظم، بمشاركة الكالسيوم والمغنيسيوم، تخليق البروتين واستخدام الجلوكوز.

يتراوح التركيز الأساسي للأنسولين، المُحدد مناعيًا إشعاعيًا، بين 15 و20 ميكرو وحدة/مل لدى الأفراد الأصحاء. بعد تناول جرعة جلوكوز فموية (100 غرام)، يرتفع مستواه بمقدار 5-10 أضعاف مقارنةً بمستواه الأولي بعد ساعة واحدة. يتراوح معدل إفراز الأنسولين على معدة فارغة بين 0.5 و1 وحدة/ساعة، ويرتفع بعد تناول الوجبة إلى 2.5 و5 وحدات/ساعة. يزداد إفراز الأنسولين بتحفيز الجهاز العصبي اللاودي، وينخفض بتحفيز الجهاز العصبي الودي.

الجلوكاجون هو بولي ببتيد أحادي السلسلة، وزنه الجزيئي 3485 دالتون. يتكون من 29 بقايا حمض أميني. يتحلل في الجسم بواسطة إنزيمات بروتينية. يُنظم إفراز الجلوكاجون بواسطة الجلوكوز، والأحماض الأمينية، وهرمونات الجهاز الهضمي، والجهاز العصبي الودي. يزداد إفرازه بانخفاض سكر الدم، والأرجينين، وهرمونات الجهاز الهضمي، وخاصةً البنكريوزيمين، وعوامل تحفيز الجهاز العصبي الودي (النشاط البدني، إلخ)، وانخفاض مستويات الأحماض الدهنية الحرة في الدم.

يُثبَّط إنتاج الجلوكاجون بواسطة السوماتوستاتين، وفرط سكر الدم، وارتفاع مستويات الأحماض الدهنية الحرة في الدم. يزداد محتوى الجلوكاجون في الدم مع داء السكري غير المُعاوض وورم الجلوكاجون. يبلغ عمر النصف للجلوكاجون 10 دقائق. يُعطَّل نشاطه بشكل رئيسي في الكبد والكلى عن طريق انقسامه إلى أجزاء غير نشطة تحت تأثير إنزيمات الكربوكسي ببتيداز، والتربسين، والكيموتريبسين، وغيرها.

تتميز الآلية الرئيسية لعمل الجلوكاجون بزيادة إنتاج الجلوكوز في الكبد عن طريق تحفيز تكسيره وتنشيط عملية تكوين الجلوكوز. يرتبط الجلوكاجون بمستقبلات غشاء الخلايا الكبدية، وينشط إنزيم أدينيلات سيكليز، الذي يحفز تكوين cAMP. يؤدي هذا إلى تراكم الشكل النشط من الفوسفوريلاز، الذي يشارك في عملية تكوين الجلوكوز. بالإضافة إلى ذلك، يتم تثبيط تكوين إنزيمات تحلل الجلوكوز الرئيسية، ويتم تحفيز إطلاق الإنزيمات المشاركة في عملية تكوين الجلوكوز. النسيج الدهني هو نسيج آخر يعتمد على الجلوكاجون. من خلال ارتباطه بمستقبلات الخلايا الدهنية، يعزز الجلوكاجون تحلل الدهون الثلاثية مع تكوين الجلسرين والأحماض الدهنية الحرة. يتحقق هذا التأثير عن طريق تحفيز cAMP وتنشيط الليباز الحساس للهرمون. يصاحب زيادة تحلل الدهون زيادة في الأحماض الدهنية الحرة في الدم، واندماجها في الكبد، وتكوين أحماض الكيتو. يحفز الجلوكاجون تحلل الجليكوجين في عضلة القلب، مما يزيد من النتاج القلبي، ويوسع الشرايين، ويقلل المقاومة الطرفية الكلية، ويقلل من تراكم الصفائح الدموية، وإفراز الغاسترين، والبنكريوزيمين، وإنزيمات البنكرياس. تحت تأثير الجلوكاجون، يزداد تكوين الأنسولين، والهرمون الموجه للجسم، والكالسيتونين، والكاتيكولامينات، وطرح السوائل والشوارد في البول. يتراوح مستواه الأساسي في بلازما الدم بين 50 و70 بيكوغرام/مل. بعد تناول الأطعمة البروتينية، وأثناء الصيام، وفي حالات أمراض الكبد المزمنة، والفشل الكلوي المزمن، وورم الجلوكاجون، يزداد محتوى الجلوكاجون.

السوماتوستاتين هو رباعي ببتيد بوزن جزيئي 1600 دالتون، يتكون من 13 بقايا حمض أميني مع جسر ثنائي كبريتيد واحد. اكتُشف السوماتوستاتين لأول مرة في منطقة ما تحت المهاد الأمامية، ثم في النهايات العصبية، والحويصلات المشبكية، والبنكرياس، والجهاز الهضمي، والغدة الدرقية، وشبكية العين. تتكون أكبر كمية من الهرمون في منطقة ما تحت المهاد الأمامية وخلايا د في البنكرياس. يتمثل الدور البيولوجي للسوماتوستاتين في تثبيط إفراز هرمون النمو، والهرمون الموجه لقشر الكظر (ACTH)، والهرمون المنبه للدرق (TSH)، والغاسترين، والجلوكاجون، والأنسولين، والرينين، والسيكريتين، والببتيد المعدي الوعائي (VGP)، وعصارة المعدة، وإنزيمات البنكرياس، والشوارد. يُقلل السوماتوستاتين من امتصاص الزيلوز، وانقباض المرارة، وتدفق الدم في الأعضاء الداخلية (بنسبة 30-40%)، والحركة الدودية المعوية، كما يُقلل من إطلاق الأستيل كولين من النهايات العصبية، والإثارة الكهربائية للأعصاب. يبلغ عمر النصف للسوماتوستاتين المُعطى عن طريق الحقن دقيقة إلى دقيقتين، مما يسمح باعتبار السوماتوستاتين هرمونًا وناقلًا عصبيًا. وتتأثر العديد من تأثيرات السوماتوستاتين بتأثيره على الأعضاء والأنسجة المذكورة أعلاه. ولا تزال آلية عمله على المستوى الخلوي غير واضحة. يتراوح محتوى السوماتوستاتين في بلازما دم الأفراد الأصحاء بين 10 و25 بيكوغرام/لتر، ويزداد لدى مرضى داء السكري من النوع الأول، وضخامة الأطراف، وورم الخلايا D في البنكرياس (السوماتوستاتينوما).

دور الأنسولين والجلوكاجون والسوماتوستاتين في الحفاظ على التوازن الداخلي. يلعب الأنسولين والجلوكاجون دورًا رئيسيًا في توازن طاقة الجسم، حيث يحافظان عليه عند مستوى معين في مختلف حالاته. أثناء الصيام، ينخفض مستوى الأنسولين في الدم، ويرتفع الجلوكاجون، خاصةً في اليوم الثالث والخامس من الصيام (حوالي 3-5 مرات). يؤدي زيادة إفراز الجلوكاجون إلى زيادة تكسير البروتين في العضلات، ويعزز عملية تكوين الجلوكوز، مما يساعد على تجديد احتياطيات الجليكوجين في الكبد. وبالتالي، يتم الحفاظ على مستوى ثابت من الجلوكوز في الدم، وهو ضروري لعمل الدماغ وكريات الدم الحمراء ونخاع الكلى، من خلال تعزيز تكوين الجلوكوز، وتحلل الجليكوجين، وتثبيط استخدام الجلوكوز من قبل الأنسجة الأخرى تحت تأثير زيادة إفراز الجلوكاجون، وتقليل استهلاك الجلوكوز من قبل الأنسجة المعتمدة على الأنسولين نتيجة انخفاض إنتاج الأنسولين. خلال النهار، تمتص أنسجة المخ من 100 إلى 150 غرامًا من الجلوكوز. يُحفّز فرط إنتاج الجلوكاجون عملية تحلل الدهون، مما يزيد من مستوى الأحماض الدهنية الحرة في الدم، والتي يستخدمها القلب والعضلات الأخرى والكبد والكلى كمصدر للطاقة. خلال الصيام لفترات طويلة، تُصبح أحماض الكيتو المُكوّنة في الكبد مصدرًا للطاقة أيضًا. خلال الصيام الطبيعي (ليلة كاملة) أو فترات انقطاع طويلة عن تناول الطعام (6-12 ساعة)، تُلبّي الأحماض الدهنية المُكوّنة أثناء تحلل الدهون احتياجات أنسجة الجسم المُعتمدة على الأنسولين من الطاقة.

بعد تناول الكربوهيدرات، يُلاحظ ارتفاع سريع في مستويات الأنسولين وانخفاض في مستويات الجلوكاجون في الدم. يُسبب الأول تسريع تخليق الجليكوجين واستخدام الجلوكوز في الأنسجة المعتمدة على الأنسولين. تُحفز الأطعمة البروتينية (مثل 200 غرام من اللحوم) زيادة حادة في تركيز الجلوكاجون في الدم (بنسبة 50-100%) وزيادة طفيفة في الأنسولين، مما يُسهم في زيادة تكوين الجلوكوز وزيادة إنتاجه في الكبد.

[ 1 ]، [ 2 ]، [ 3 ]، [ 4 ]، [ 5 ]، [ 6 ]