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第二节
胰腺生理

一、胰腺外分泌生理

胰腺是仅次于肝脏的第二大外分泌器官,每日分泌750~1500mL胰液进入肠道。胰腺外分泌腺由腺泡细胞和腺管组成,胰液从腺泡分泌经由腺管通道排出。胰液中含有碳酸氢盐等无机物和胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶以及水解酶等约17种消化酶,是人体消化液的主要成分,其主要功能是中和胃酸,消化糖、蛋白质和脂质。胰液及其消化酶的合成与分泌受神经及多种激素的调节,其机制较为复杂,对机体的生长发育与营养吸收至关重要。如果胰腺外分泌功能缺失,将会导致吸收障碍和营养不良。

1.胰液的组成及功能
(1)胰液的无机成分

胰液中的无机物主要是水和碳酸氢盐,其中碳酸氢盐含量最高,故胰液中的主要阳离子为Na + ,其次为K + 、Ca 2+ 。胰液中阴离子总浓度相对恒定,与血浆非常接近,故其渗透压接近等渗。生理情况下,随着胰液分泌速度的加快,HCO 3 -的浓度逐渐升高,而CI-的浓度逐渐下降,以保持总量恒定。碳酸氢盐是胰液的主要组成成分,具有中和胃酸的作用,可以保护肠黏膜免受胃酸的侵蚀。此外,碳酸氢盐可保持肠道的内环境为碱性,而胰液和肠液中的许多消化酶只有在碱性环境下才能发挥较好的活性,促进食物的消化吸收。

(2)胰液的有机成分

胰液的有机成分最为主要的是消化分解供能物质的3种酶:胰蛋白酶、胰脂肪酶和胰淀粉酶,其蛋白质浓度为0.1%~10%。正常人的胰液中,白蛋白与球蛋白保持在一个稳定的浓度水平,当胰液分泌增加时,蛋白质的浓度会同时升高。因此,通过对胰液中蛋白含量的测定,可体现出胰液中各种酶的含量水平。在胰液中,胰脂肪酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶和水解酶等主要消化酶被分泌到消化道时通常为有或无活性的酶原形式,在各自匹配的活化物作用下激活为酶,进而对蛋白质、多肽或淀粉等底物发挥酶解作用并使胆盐对脂肪酶的灭活作用减弱。因此,胰腺分泌功能正常时,胰腺组织不会受到胰酶的影响。

①胰腺消化酶的合成

在哺乳动物体内,胰腺腺泡细胞的蛋白合成效率显著高于其他组织细胞。腺泡细胞的胞质中含有大量内质网,即蛋白合成、修饰、转运和分泌的主要场所。内质网也是细胞内Ca 2+ 的主要储存场所,可通过调节细胞质内Ca 2+ 浓度,介导消化酶向胰腺导管的释放。每一种消化酶都需要在胰腺腺泡细胞内进行蛋白质二级结构的修饰,以便能顺利进入相应部位发挥生理活性。消化酶均以酶原颗粒的形式储存于腺泡细胞内,进食后,经神经体液刺激,以细胞外分泌的形式释放到胞外。这个生理过程常常受到酒精、烟草等有毒物质的影响。

消化酶合成的场所是粗面内质网(Rough endoplasmic reticulum,RER)的内部,其mRNA的转录、翻译机制大致为:核糖体亚基与mRNA结合并启动初级蛋白质氨基末端的疏水信号序列的合成,所形成的复合物再附着于内质网的外表面,与信号序列的目标蛋白结合进入粗面内质网腔内,完成一级结构的合成。新合成的消化酶蛋白,需要在内质网完成结构修饰,包括磷酸化、硫酸基化、糖基化及形成二硫键等,完成二级结构和三级结构的修饰,随即被转运至高尔基体,再完成翻译后的修饰及浓缩过程。

②胰腺消化酶的转运

高尔基体是引导不同消化酶向相应细胞器转运的重要场所。各类消化酶均以酶原颗粒形式进行转运。在此过程中,甘露糖-6-磷酸(Mannose-6-phosphate)发挥类似特异性受体的作用,可在高尔基体中与甘露糖基寡聚糖链结合,介导酶原颗粒进入转运载体——溶酶体,并最终以细胞外分泌(Exocytosis)的形式将消化酶分泌至细胞外。胞外分泌包括酶原颗粒向细胞顶端表面的运动、识别融合的质膜部位以及融合后颗粒膜/质膜部位的分裂等过程。肌动蛋白、可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白(Soluble N-ethlmaleimidesensitive factor attachment protein receptor)和三磷酸鸟苷(Guanosine triphosphate,GTP)结合蛋白是介导此过程的重要分子。

③胰腺消化酶的功能

胰腺是人体内蛋白质合成功能最强大的器官,主要进行消化酶的合成并将其释放进肠道。部分胰酶以多种形式存在,比如胰蛋白酶原包括阳离子型胰蛋白酶原(Cationic trypsinogen)、阴离子型胰蛋白酶原(Anionic trypsinogen)和胰蛋白酶原3(Mesotrypsinogen)3种形式。这些消化酶在病理状态下可消化破坏自身细胞,带来严重的组织损伤。胰腺自身存在一些抑制机制,以防止这些潜在的消化酶带来的组织损伤,比如,将胰酶储存和包装在酸性酶原颗粒中以抑制其活性。胰酶在胰腺组织内以无活性的前体形式进行合成和储存,当这些酶原进入十二指肠后才被激活成为具有活性的酶。激活作用发生在十二指肠腔表面,在刷状缘膜糖蛋白肽酶、肠激酶等作用下,通过水解胰蛋白酶原的N末端的六肽片段(Val-Asp-Asp-Asp-Asp-Lys),从而使其活化为胰蛋白酶。随后胰蛋白酶催化其他无活性的酶原活化为蛋白酶。许多关键的消化酶,比如α-淀粉酶和脂肪酶,是以其活性形式存在于胰腺组织中,但因胰腺组织中缺乏淀粉、糖原或甘油三酯等底物,故这些消化酶即使释放至胰腺组织中也不会造成组织或细胞损伤。另外,胰液中还存在一些胰酶抑制因子,比如胰蛋白酶抑制因子(Trypsinogen inhibitors),其与胰蛋白酶结合后可以使胰蛋白酶失去活性,当部分胰蛋白酶原在腺体中被激活时,抑制因子可阻止其引起的自身消化。

淀粉酶主要由胰腺和唾液腺分泌。两种淀粉酶的分子量、化学结构和电泳迁移率有明显的不同,但主要生理活性基本相同。两者对食物中淀粉和糖原的消化贡献各占50%。淀粉酶的主要作用位点是糖链中的1, 4-糖苷键,其主要消化产物是麦芽糖、麦芽三糖和α-淀粉糊精。这些消化产物经刷状缘酶的催化,最终水解为葡萄糖。葡萄糖进而通过Na + 耦合运输转运至肠吸收上皮细胞而被机体所吸收。

胰脂肪酶包括经典的甘油三酯脂酶(Pancreatic triglyceride lipase,PTL)及相关蛋白1(Pancreatic lipase-related protein 1,PLRP1)、相关蛋白2(PLRP2)、胆盐刺激性脂酶(Bile salt-stimulated lipase,BSSL)及磷脂酶A2(Pancreatic phospholipase A2,PLA2)等,其中PTL及PLRP1和PLRP2氨基酸序列同源性接近70%。胰脂肪酶的来源相当广泛,肝脏、炎性细胞、内皮细胞和血小板等均检测到其蛋白的表达,但它的主要分泌器官还是胰腺。在成人胰液中,PTL达到蛋白总量的5%。PLA2也在胰液中大量存在,其含量高且较易分解,目前着眼于PLA2的结构、作用和机制进行了深入的研究。上述多种重要的胰脂肪酶按部就班各司其职,将甘油三酯分解为脂肪酸、甘油和甘油一酯,使机体充分吸收利用来源于食物的膳食脂肪。

2.影响胰液分泌的主要因素
(1)神经调节

食物进入消化道后可以刺激躯体感受器,胰腺功能反射性地增强。若阻断狗的颈部迷走神经,则迷走神经干的运动纤维和心搏抑制纤维会发生萎缩,这时分泌纤维没有发生萎缩,对迷走神经外周段进行电刺激,胰腺腺泡便会分泌胰液,这时分泌的胰液较黏稠、胰酶较多、碳酸氢盐和水极少,胰液总量也较少,这种效应可由M受体阻断药阿托品等阻断。当对新阻断的颈部迷走神经外周段进行电刺激时,胰管平滑肌兴奋,使得胰液不分泌或极少分泌。对内脏神经进行电刺激时,胰液也会被分泌,但分泌量较少,使用阿托品同样可以阻断该效应。因此,胆碱能神经也为支配胰腺的内脏神经,胆碱能神经兴奋可使血管收缩,胰腺血流量减少,从而使胰液的分泌减少。

(2)激素调节

①促胰液素

促胰液素是由27个氨基酸残基组成的碱性多肽,也叫胰泌素。酸性食糜或胃液到达小肠后,肠黏膜内的S内分泌细胞受到刺激会释放促胰液素。促胰液素的生物特性是可刺激胰导管上皮细胞分泌碳酸氢盐和水,并刺激腺泡分泌少量胰酶,促胰液素进入血液循环后,刺激胰腺分泌含丰富碳酸氢盐和水的胰液。促胰液素的活性依赖于其分子结构的完整,若去掉其分子氨基端的组氨酸或使用酪氨酸替代,则促胰液素的活性丧失。正常情况下,胃酸主要刺激促胰液素的释放。机体摄入食物后食物由胃部转为酸性食糜进入肠道,就可刺激S内分泌细胞释放促胰液素。当胃酸的pH范围是3.0~4.5时,可使促胰液素释放;pH区间范围内,pH越低、酸化的肠道越长,促胰液素释放越多。多种因素可以引起促胰液素的释放,依据影响作用大小由强到弱依次是盐酸、蛋白胨、油酸钠和氨基酸。

②促胰酶素

促胰酶素是由33个氨基酸残基组成的多肽,也称为胆囊收缩素(Cholecystokinin,CCK)。CCK作为调节胰腺消化酶分泌的最主要胃肠激素,主要由十二指肠上皮Ⅰ细胞分泌。胰腺腺泡细胞分泌肽、肠道胆囊收缩素释放因子和地西泮结合抑制因子等胰蛋白酶敏感的释放因子均为调控CCK分泌的因子。CCK主要功能为促进胰腺腺泡细胞分泌胰蛋白酶和淀粉酶,对导管上皮细胞释放水和碳酸氢盐的影响较小。CCK还可以使胆囊收缩增强,胆汁分泌增加,其与消化道的机械运动、胃液分泌和胰腺内分泌等功能密切相关。肠内刺激CCK释放的物质,依据影响作用大小由强到弱依次为蛋白胨、氨基酸、油酸钠、盐酸。其中,苯丙氨酸、色氨酸、缬氨酸和蛋氨酸对CCK的刺激作用较为强大。此外,将生理浓度Ca 2+ 溶液注入小肠内,也可刺激CCK释放。CCK释放后进入血液循环可以对胰腺起到营养作用,对胰腺生长和蛋白质合成有促进作用。

③胰岛激素

a.胰岛素:胰岛素曾被称为胰腺腺泡的促激素,可促进胰腺腺泡细胞内蛋白质合成,刺激腺泡细胞的生长与分化。胰岛素对胰酶的合成是必要的,胰岛素对维持胰腺外分泌部的形态也是不可缺少的。当胰岛素分泌不足时,胰酶合成能力将出现明显降低,可产生诸如消化不良、腹胀、腹泻、体重下降等临床表现。b.胰高血糖素:胰高血糖素有抑制胰腺外分泌作用,不仅抑制胰酶合成而且也抑制其释放。连续注射胰高血糖素的啮齿类动物短期内酶原颗粒丧失高达90%,长期可见胰腺显著萎缩。c.生长抑素:生长抑素是由胰岛D细胞产生的对多种腺体都有抑制作用的激素。生长抑素的主要作用是影响胰腺外分泌,抑制胰液和胰酶的分泌,其可能机制为抑制促胰液素和促胰酶素的释放;促使肠系膜血管及胰腺外分泌血管收缩,从而抑制胰腺外分泌。d.胰多肽:胰多肽是一种由胰岛PP细胞分泌的,由36个氨基酸残基构成的直链多肽,对胰腺内分泌功能无显著影响,但对碳酸氢盐及胰蛋白酶的分泌具有强大的抑制作用。e.抑酶肽:抑酶肽是一种由胰岛B细胞和胰岛D细胞产生,由49个氨基酸残基组成的多肽激素,不仅对外分泌有很强的抑制作用,对内分泌也同样。

二、胰腺内分泌生理

胰腺内分泌部的基本结构是胰岛细胞,又称朗格汉斯细胞。胰岛由A细胞、B细胞、D细胞、PP细胞、D1细胞、G细胞等不同类型的细胞构成,各细胞分泌相应的激素。胰岛素来源于前胰岛素原,对前胰岛素原进行蛋白酶切,可使其裂解成一分子胰岛素和一分子C肽片段。胰岛素以锌胰岛素六聚体的形式储存在胰岛B细胞分泌的颗粒中。葡萄糖、氨基酸、乙酰胆碱、肠促胰素,比如肠抑胃肽(Gastric inhibitory polypeptide,GIP)和胰高血糖样多肽(Glucagon-like peptide-1,GLP-1)是影响胰岛B细胞释放胰岛素最重要的调节因素。胰高血糖素的主要功能是调节肝脏的葡萄糖输出。低血糖、自主神经的激活促进胰高血糖素释放,而胰岛素可通过旁分泌途径直接抑制胰高血糖素的分泌。促胃液素促进胃肠运动,刺激壁细胞分泌胃酸,刺激胃蛋白酶和胰酶分泌,具有营养胃肠及胰腺等器官的作用。氨基酸、碱性物质和Ca 2+ 促进促胃液素分泌。除了胰岛素、胰高血糖素、促胃液素这些常见激素,朗格汉斯岛还分泌生长抑素、胰多肽和血管活性肠肽等激素。

1.胰腺内分泌细胞

胰腺内分泌部的基本单位是胰岛细胞,又称朗格汉斯细胞,有170万~200万个,均匀分布在胰腺中,总重量占胰腺质量的1%~2%。胰岛主要由三种不同的细胞类型组成:大约15%的胰岛细胞是胰岛A细胞,分泌胰高血糖素(Glucagon);70%~80%是胰岛B细胞,分泌胰岛素(Insulin);5%~10%是胰岛D细胞,分泌生长抑素(Somatostatin)。还有少数的其他细胞,比如PP(F)细胞,分泌胰多肽(Pancreatic polypeptide);D1细胞、分泌血管活性肠肽;G细胞,分泌促胃液素(Gastrin)等。啮齿类动物的胰岛包含一个由B细胞组成的核心,周围被其他类型胰岛细胞围绕;而在人的胰腺中,各种类型的胰岛细胞相互混合。胰岛组织富含毛细血管网,血供极为丰富。

交感神经和副交感神经均可支配胰岛的神经调节。若对迷走神经进行刺激,则可通过M受体的作用使胰岛素释放增加,也可以通过刺激肠促胰素的释放等其他途径促进胰岛素分泌。迷走神经的刺激作用在头期胰岛素释放过程中起着关键作用(如葡萄糖的甜味刺激机体引起的胰岛素释放)。交感神经兴奋时,其末梢释放去甲肾上腺素,去甲肾上腺素可影响胰岛B细胞α2受体发挥抑制胰岛素分泌的作用。

2.胰岛素

胰岛素是由51个氨基酸构成的小分子蛋白质,由21肽的A链和30肽的B链通过2个二硫键连接而成。胰岛素在内质网中由前胰岛素原组装而成。前胰岛素原信号肽经剪切后生成中间产物胰岛素原(Preproin-sulin)。

胰岛素原包裹在高尔基体微囊泡中,最终将未成熟的颗粒转化为成熟的分泌颗粒。在分泌颗粒成熟的过程中,胰岛素原的蛋白水解过程同步进行。一分子的胰岛素原经蛋白酶切后,裂解成一分子的胰岛素原和一分子的C肽片段。成熟胰岛素、C肽片段和其他中间产物一起储存在胰岛B细胞分泌颗粒中。胰岛素以锌胰岛素六聚体的形式储存,最后经由细胞表面释放入血。胰岛素分泌进入外周血后,锌胰岛素六聚体迅速解离形成胰岛素单体。血液循环中,C肽和胰岛素的分泌量几乎呈平行关系,因此通过对C肽的含量测定,可在一定程度上反映内源性B细胞的分泌功能水平。一般情况下,分泌颗粒的释放常为外部刺激所致[如受调分泌(Regulated secretion)],并受到机体的调控。但是功能性胰腺神经内分泌肿瘤中的胰岛素瘤可持续释放胰岛素,并不需要外部刺激(如固有分泌)以及机体的调控,胰岛素持续不断地分泌,导致胰岛素水平升高,血糖下降。

正常成年人在空腹状态下,外周血清胰岛素浓度为0.2~0.84μg/L,C肽为(1.0±0.23)μg/L。血液中的胰岛素存在形式有两种,一种是与血浆蛋白结合,一种是以游离形式存在,两种形式之间维持平衡关系。与血浆蛋白结合的胰岛素没有生物学活性。胰岛素在人体血液中的半衰期仅仅为5分钟。

葡萄糖、氨基酸、乙酰胆碱、肠促胰素,比如肠抑胃肽和胰高血糖素样多肽,是影响胰岛B细胞释放胰岛素最重要的调节因素。众多调节因素由胰岛B细胞调节整合,从而使胰岛素水平保持动态平衡,随机体所处生理状态的需求调节水平高低。

外源性营养成分的调节可以直接影响胰岛素的分泌。尤其是血中的葡萄糖水平,与胰岛素分泌息息相关。葡萄糖通过一个高效的葡萄糖转运体-2(Glucose transporter 2,GLUT-2)进入B细胞,B细胞内外葡萄糖浓度受到转运体的调节保持平衡。葡萄糖被细胞摄取后立刻会被葡萄糖激酶磷酸化。葡萄糖激酶具有较高的米氏常数(Km),可作为葡萄糖感受器。葡萄糖激酶催化葡萄糖形成6-磷酸葡萄糖,并聚集在细胞内。细胞内生成的6-磷酸葡萄糖的浓度与葡萄糖的浓度是高度相关的,6-磷酸葡萄糖代谢最终产生三磷酸腺苷(Adenosine triphosphate,ATP),导致ATP/二磷酸腺苷(Adenosine diphosphate,ADP)比值升高,从而引起胰岛B细胞细胞膜上ATP依赖的K + 通道关闭,进一步导致细胞膜的去极化,引起电压依赖的L型Ca 2+ 通道开启,触发Ca 2+ 内流,进而造成胞浆中Ca 2+ 浓度升高,最终触发B细胞表面的分泌颗粒大量胞吐胰岛素。与起始阶段胰岛素分泌相反,后期胰岛素的持续分泌与ATP依赖的K + 通道的关闭不相关。

胰岛素的分泌受多种氨基酸的影响,其中当属混合氨基酸、精氨酸与赖氨酸的刺激作用最强。氨基酸通过机体代谢引起ATP水平升高也能促进胰岛素的分泌,提高ATP/ADP比值,引起Ca 2+ 内流。氨基酸和葡萄糖对胰岛素的分泌刺激有协同作用,若氨基酸和葡萄糖的含量均升高,则会使胰岛素分泌量呈指数增长。饥饿时,酮体增加可刺激胰岛素分泌。肠促胰岛素,包括肠抑胃肽和胰高血糖素样多肽,通过活化腺苷酸环化酶上调胰岛素的分泌,增加环磷酸腺苷(Cyclic Adenosine monophosphate,cAMP)水平和活化蛋白激酶A,导致胞吐相关蛋白的磷酸化。第二信使cAMP也能促进胰岛素分泌,通过活化的L型Ca 2+ 通道加速Ca 2+ 内流。乙酰胆碱能神经释放的乙酰胆碱同样能刺激胰岛素的分泌,乙酰胆碱与细胞表面受体结合引起磷酸酯酶C活化,产生三磷酸肌醇(Inositol triphosphate,IP3)和甘油二酯(Diacylglycerol,DAG)。第二信使IP3引起Ca 2+ 从细胞内的储存池释放至胞浆并改变膜对Ca 2+ 的通透性,通过增加胞浆内Ca 2+ 水平引起胰岛素的释放;第二信使DAG结合活化蛋白激酶C,与活化蛋白激酶A的过程类似,通过磷酸化和活化胞吐相关蛋白来促进胰岛素释放。胰岛A细胞分泌的胰高血糖素对B细胞释放胰岛素有刺激作用,胰岛D细胞分泌的生长抑素对B细胞释放胰岛素有抑制作用。

肠促胰素是小肠下端细胞分泌的若干种能促进胰岛素分泌的激素,其中包括缩胆囊素、促胃液素、肠抑胃肽、胰高血糖素样多肽-1和促胰液素等激素。口服葡萄糖或其他营养物质所引起的胰岛素的分泌量要比静脉输入引起的胰岛素分泌量增加25%~50%,这种效应提示与肠促胰素(Incretins)的作用相关。当前研究认为,葡萄糖依赖的胰岛素分泌刺激因子仅为胰高血糖素样多肽-1和肠抑胃肽,其他刺激胰岛素分泌的胃肠激素是通过升高血糖的间接作用。胰高血糖素原基因经过剪切翻译后,可以生成胰高血糖素样多肽-1,其主要的合成场所为十二指肠、回肠和结直肠的朗格汉斯细胞。朗格汉斯细胞还分泌YY肽(PYY)和肠高血糖素等。肠抑胃肽由位于十二指肠和空肠上段的K细胞产生,在小肠摄取营养物质之后被释放进入血液循环。在这两个激素中,研究认为胰高血糖素样多肽-1在肠促胰素中具有很关键的作用,其可发挥约70%的肠促胰岛素活性,降低机体血糖水平的效果十分显著,使胰岛细胞的状态和功能得到提升。虽然葡萄糖和氨基酸被认为是最主要的和直接的刺激胰岛素分泌的物质,但是胰岛素的分泌也受肠促胰素的调节。在缺乏葡萄糖和氨基酸的情况下,肠促胰素不能或仅仅能引起少量胰岛素的释放,但当存在葡萄糖或氨基酸时,肠促胰素释放胰岛素的作用将发生巨大的变化。口服葡萄糖引起的高血糖与肠抑胃肽的分泌增加是平行的,若两者同时作用,则可使胰岛素分泌水平迅速提高。进食葡萄糖后,由于肠黏膜分泌肠抑胃肽,因而可以在血糖水平升高前就能刺激胰岛B细胞释放胰岛素,由此可见,这是一种前反馈调节。肠抑胃肽还可以受到在小肠处吸收的氨基酸和脂肪酸的刺激,促进胰岛素的释放。这些肠促胰素与胰岛素分泌之间的关系称为肠-胰岛素轴(Entero-insular axis),该轴的活动还受到支配胰岛的副交感神经的调节。

3.胰高血糖素

胰高血糖素是由胰岛A细胞分泌释放的,是一种具有重要功能的激素,正常人血清中胰高血糖素浓度为50~100ng/L。它的分泌紊乱会导致临床可识别的功能改变,比如功能性胰腺神经内分泌中的胰高血糖素瘤,常表现为皮肤游走性坏死松解性红斑、糖尿病、贫血、舌炎和口角炎等。胰高血糖素是一种含有29个氨基酸的激素,其功能为调节肝的葡萄糖输出。通过门静脉系统进入肝,作用于腺苷酸环化酶(Adenylate cyclase)和cAMP,胰高血糖素刺激肝细胞加速糖原分解(Glycogenolysis)和糖异生(Gluconeogenesis),增加肝糖输出,使血糖水平升高,从而维持空腹血糖水平及响应应激状态,但其对肌糖原的分解作用不明显。在一些物种中,胰高血糖素还有其他的功能效应,包括加速脂肪的分解、促进胃的排空和刺激胰岛素的分泌。胰高血糖素可能先与细胞膜上的胰高血糖素受体相结合,从而活化腺苷酸环化酶,使ATP环化为cAMP,进而以cAMPP-KA第二信使信号途径实现对胰岛B细胞分泌胰岛素的调节作用。

血中葡萄糖可以感知-传导-效应系统调控胰高血糖素水平,以此调节胰高血糖素的胞外分泌速度。低血糖促进胰高血糖素释放;相反,高血糖抑制其释放。胰高血糖素可被旁分泌途径的胰岛素调节,胰岛素分泌减少可使胰高血糖素分泌增加,胰岛素分泌增加可使胰高血糖素分泌减少。胰岛中自主神经的激活也可促进胰高血糖素分泌。在1型糖尿病中,胰岛素/胰高血糖素比值普遍偏低,这使肝脏输出的葡萄糖增加,从而加剧高血糖。在2型糖尿病中,胰高血糖素的分泌似乎是增加的,而且不被高血糖所抑制,结果血浆中胰高血糖素的水平为正常或升高。全胰腺切除术后的患者因为补充不到胰高血糖素,其胰高血糖素完全缺乏,从而易于发生低血糖,这导致了所谓的脆性糖尿病(难治性糖尿病),血糖在显著高血糖和显著低血糖水平之间波动。

4.促胃液素

促胃液素是第一个阐明结构的胃肠激素,它是主要由胃窦、小肠上部黏膜和胰岛中的G细胞分泌的17个氨基酸组成的多肽。促胃液素可以促进消化器官括约肌和消化道平滑肌收缩,可以促进胃肠蠕动,使空腹样胃肠运动转变为餐后样运动。促胃液素还能刺激壁细胞分泌胃酸,其对壁细胞的作用是通过细胞壁内的Ca 2+ 传递系统来实现的。Ca 2+ 内流与钙调节蛋白结合,后者转而激活磷酸化酶。此外,促胃液素还能刺激胃蛋白酶和胰酶分泌。

促胃液素的释放是刺激物质和抑制物质相互作用与调节的过程。在胃内,蛋白质、氨基酸、碱性物质和Ca 2+ 对促胃液素的释放起刺激作用。进餐时,氨基酸在胃内水解成小肽片段,这是促胃液素释放的最重要刺激剂,其中色氨酸和苯丙氨酸的作用最强,而摄入的葡萄糖和脂肪无刺激作用。当摄入食物的酸化使胃内pH<3时,促胃液素释放即被抑制,pH>3时即刺激促胃液素分泌。胃内Ca 2+ 可刺激G细胞释放促胃液素,咖啡、酒精等也是强力刺激因素。迷走神经对促胃液素分泌的作用复杂,迷走神经支配胃窦,而抑制纤维支配胃底。生长抑素可以调节促胃液素的释放,其不仅抑制促胃液素细胞释放促胃液素,而且抑制促胃液素对壁细胞的作用。胰高血糖素、胰多肽和血管活性肠肽均可抑制促胃液素释放,它们通过刺激生长抑素的释放,转而抑制促胃液素分泌。胆囊收缩素的结构与促胃液素相关,可以抑制促胃液素释放。

5.其他胰岛内分泌激素

除了胰岛素、胰高血糖素、促胃液素这些常见的激素,朗格汉斯岛还能分泌生长抑素、胰多肽和血管活性肠肽等激素。

胰岛D细胞分泌的生长抑素是一种14肽激素,主要通过旁分泌进入血液循环发挥作用。生长抑素通过旁分泌抑制B细胞释放胰岛素,并对促胃液素、组胺等引起的胃酸分泌具有紧张性的抑制作用。临床上,除了功能性胰腺神经内分泌中的生长抑素瘤,胰腺的疾病一般并不与生长抑素紊乱相关,这是因为生长抑素可由诸多胰腺外器官合成和分泌。

大部分PP细胞分布在起源于腹胰芽(如胰头和钩突)的胰腺组织内(如胰颈、胰体和胰尾);胰多肽是胰腺在食物刺激下由腹侧胰腺发育区域PP细胞释放的,暂时未发现有什么特殊生理功能,因此异常的胰多肽分泌常常缺乏特异的临床症状。胰多肽瘤的患者可能仅仅伴有轻微腹泻。胰多肽瘤与无功能性胰腺神经内分泌肿瘤的生物学行为非常相似,临床上一般不需要严格区分。

正常情况下,胰岛D1(δ1)细胞可以少量分泌血管活性肽(Vasoactive peptide,VIP)。VIP是一种由28个氨基酸残基组成的直链结构的小分子碱性多肽。它是神经递质的一种,分布于中枢神经和消化系统。在消化系统所有区域都存在血管活性肽,主要分布于胃肠道内黏膜的内分泌细胞和黏膜下的神经丛与平滑肌层。VIP主要作用是舒张胃肠平滑肌、舒张血管和刺激腺体分泌,通过促进靶细胞合成一氧化氮(Nitric oxide,NO)而使平滑肌舒张。VIP也能促进胰岛素分泌。因功能性血管活性肽瘤引起的分泌异常,被称为Verner-Morrison综合征,主要发生于胰腺。水样腹泻是血管活性肽瘤典型的临床表现,水样腹泻、低钾血症和无胃酸被称为血管活性肽瘤三联征。

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