Поджелудочная железа: особенности строения и функции, способствующие её болезням

Поджелудочная железа (лат. pancreas) — железа пищеварительной системы. Выделяемый железой панкреатический сок содержит ферменты, необходимые для переваривания всех компонентов пищи: белков, жиров, угловодов, нуклеотидных цепей

Другое не менее важное назначение поджелудочной железы — регулирование уровня глюкозы в крови (и углеводного обмена в целом) при помощи вырабатываемых ею гормонов — инсулина и глюкагона.

Поджелудочная железа находится в непосредственной анатомической и функциональной связи с другими органами пищеварительной системы: желудком, двенадцатиперстной кишкой, печенью, системой жёлчевыделения. Это обстоятельство определяет высокую взаимозависимость здоровья поджелудочной железы и соседних с нею органов.

Длительное время назначение поджелудочной железы было загадкой для врачей. Древние греки решили, что это просто мышца. Медицина полагалась на их авторитетное мнение в течение трёх тысячелетий, и только в XIX веке, наконец, обратили внимание, что pancreas что-то выделяет в кишечник. Решающий вклад в изучение роли поджелудочной железы внесли исследования выдающегося физиолога Н. П. Павлова в 1877-79 гг

смотрите также

Поджелудочная железа: симптомы заболеваний

Симптомы заболеваний поджелудочной железы отличаются чрезвычайным разнообразием и размытостью. Проблема в том, что болезням поджелудочной железы, а особенно её воспалению (панкреатиту), как правило, сопутствуют болезни соседних с нею органов…

Где находится поджелудочная железа?

Поджелудочная железа расположена в глубине верхнего этажа брюшной полости, позади желудка, чем и обязана своим названием. Железа имеет продолговатую форму, её размеры и вес сильно варьируют: длина 14-23 см, вес — 60-115 г. Анатомически принято различать в ней головку, тело и хвост. Отчётливых границ между ними нет. Более широкая головка (3,5-7 см) заполняет слева подковообразный изгиб двенадцатиперстной кишки, вплотную примыкая к её стенке. Равномерно суживаясь от головки, поджелудочная железа располагается влево и вверх, упираясь хвостом в селезёнку.

Ткань поджелудочной железы довольно рыхлая и имеет дольчатое строение. Дольки разделены между собой соединительнотканными прослойками, в которых проходят сосуды, нервы и протоки.

Поджелудочная железа имеет хорошо развитую и питающуюся из многих источников сосудистую сеть, поскольку этого требует чрезвычайно высокий уровень обмена веществ в ней. Рассредоточенное кровоснабжение нередко спасает железу от проблем, которыми чревата закупорка питающего сосуда, в отличие от сердечной мышцы или в мозговой ткани, в которых обширные участки питаются от единственной артерии. Вместе с тем, в этом есть и отрицательный момент: травмы поджелудочной железы приводят к кровотечениям, с которыми чрезвычайно трудно бороться. К счастью, травмы поджелудочной благодаря её глубокому расположению достаточно редки и бывают только при высокоэнергетических воздействиях — при автодорожных авариях, падениях с высоты и т. п.

Структура железы напоминает цветную капусту. Дольки железы составлены из первичных структурных единиц — панкреатических ацинусов, имеющих размер около 100 мкм (0,1 мм). Панкреатический ацинус представляет собой шаровидное скопление панкреатических клеток, или панкреатоцитов, вокруг т. н. вставочного протока, в который они выделяют панкреатический сок. Панкреатоциты имеют клиновидную форму: широкая часть обращена к наружной поверхности ацинуса, а узкая — к центру в просвет вставочного протока.

Мельчайшие вставочные протоки по ходу сливаются между собой в более крупные и в конечном итоге впадают в общий проток поджелудочной железы — панкреатический, или т. н. вирсунгов проток. Вирсунгов проток располагается по центру железы на всём её протяжении, равномерно расширяясь по направлению к головке. Вместе с самой железой панкреатический проток может делать один или два небольших изгиба, но их наличие или отсутствие никак не отражается на работе железы.

Особенности впадения панкреатического протока в кишечник и связанные с этим проблемы

Непосредственно перед впадением в кишечник панкреатический проток соединяется с общим жёлчным протоком и выводится в просвет двенадцатиперстной кишки общим отверстием — т. н. фатеров сосок. В толще фатерова соска имеется кольцевая мышца, выполняющая функцию запорного крана — т. н. сфинктер Одди. В исправном состоянии сфинктер открывается и закрывается по мере потребности пищеварения в панкреатических ферментах и в жёлчи.

Общий жёлчный проток непосредственно выше места слияния имеет также свой собственный сфинктер — сфинктер Ашоффа. А вот панкреатический проток часто такого сфинктера не имеет, или он слишком слаб. При этом в нормальных условиях не происходит затекания жёлчи в поджелудочную железу. Что же этому препятствует? Более высокое давление в панкреатическом протоке по сравнению с таковым в общем жёлчном протоке. Поджелудочная железа продуцирует несколько избыточное количество панкреатического сока, поддерживая таким образом высокое давление в своих протоках.

Такое объединение протоков представляется рациональным: зачем иметь две дырки в кишечнике, если можно обойтись одной? Увы, это один из многих примеров, когда в своём стремлении к простоте Природа совершенно не принимает в расчёт болезнь. В результате многочисленные болезни как поджелудочной железы, так и соседних органов угрожают серьёзными проблемами:

• Хронические болезни поджелудочной железы приводят к снижению её выделительной функции, и как следствие, к снижению давления в панкреатическом протоке и к забросу в него жёлчи.

• В силу многих причин (воспалительный процесс в жёлчевыводящей системе, нервные и гормональные расстройства, неправильное питание и др.) развивается спазм сфинктера Одди и задержка пищеварительных соков в протоках. К такому же результату приводит и рубцовое сужение сфинктера Одди.
• Как известно, жёлчный пузырь — самое излюбленное место отложения камней в организме (см. камни в жёлчном пузыре и жёлчекаменная болезнь). Мигрируя с током жёлчи из жёлчного пузыря, камни обычно останавливаются в самом узком месте — в месте слияния общего жёлчного и панкреатического протоков, т. е. перед сфинктером Одди, тем самым одновременно перекрывая отток и жёлчи, и панкреатического сока. Длительный застой в поджелудочной железе провоцирует развитие в ней воспалительно-дегенеративного процесса — панкреатита.
• В свою очередь, и поджелудочная железа может стать виновником расстройства работы жёлчевыводящей системы и печени. Дело в том, что конечный отдел общего жёлчного протока проходит через толщу головки поджелудочной. Понятно, что отек ткани железы, или опухоль в области головки легко перекрывает просвет жёлчного протока, что приводит к развитию механической желтухи и к нарушению работы печени.
• Пользование общим выходом также чревато быстрым распространением инфекции из жёлчного пузыря (холецистит) и жёлчных путей (холангит) на поджелудочную железу, как и в обратном направлении. Поэтому редко приходится видеть хронический холецисто-холангит без хронического панкреатита, и наоборот.
• Наконец, для поджелудочной железы опасно уже само по себе тесное соседство с органами, прямо соприкасающимися с внешней средой. Речь идёт о желудке и двенадцатиперстной кишке. Инфекционно-воспалительный процесс с их стенок (гастрит, гастродуоденит) очень быстро распространяется на вирсунгов проток. А язва этих органов, пройдя через их стенку, может поразить прилегающую ткань поджелудочной железы (пенетрация язвы в поджелудочную).

Типичное строение добавочного панкреатического протока (60-65%): он является удвоением основного Редкий вариант (10-15%): добавочный проток автономен от основного и лучше развит, собирая секрет из тела и хвоста железы Другой редкий вариант (менее 5%): основной проток практически отсутствует, а его функцию выполняет добавочный

Приблизительно у 30% людей поджелудочная железа имеет добавочный проток — санториниев проток, располагающий собственным выходом в кишечник и собственным сфинктером — сфинктером Хелли.

Почему же появляется добавочный проток? Дело в том, что у человеческого зародыша вначале появляются две поджелудочные железы, каждая с отдельным выходом в кишечник. В дальнейшем они сливаются в одну и формируют общую систему протоков. Но такая трансформация не всегда проходит гладко: добавочный проток после слияния нередко сохраняет свою связь с кишечником. Добавочный проток чаще другим своим концом соединяется с основным, вирсунговым протоком, являясь его удвоением. Возможен и другой вариант, когда он полностью автономен и собирает панкреатический сок с подопечной ему части железы отдельно от основного.

Всё же, добавочный проток — это хорошо или плохо?

Чаще всего плохо. При нормально функционирующем основном протоке он бесполезен, а в случае перекрытия основного он обычно оказывается слишком узким, чтобы оправдать надежды на адекватный отток. При его автономном от основного протока варианте он также часто не в состоянии обеспечить хороший отток со своей части железы, что служит причиной воспаления в ней. К тому же, добавочный проток слишком часто сопровождают и другие отклонения в строении системы протоков: их сужения, резкие изгибы, слепые окончания, кистозные расширения.

Пищеварительная функция поджелудочной железы

Поджелудочная железа играет в пищеварительном процессе решающую роль, поскольку производит ферменты для расщепления всех основных видов органических питательных веществ — белков, жиров и фосфолипидов, углеводов, нуклеотидных цепей.

За сутки поджелудочная железа выделяет в среднем 600-700 мл панкреатического сока (в зависимости от конкретных потребностей — от 30 до 2000 мл). Панкреатический сок представляет собой прозрачную бесцветную жидкость, на 98-99% состоящую из воды, имеет щёлочную реакцию (Ph 7,5-9,0), нейтрализуя тем самым кислое содержимое, поступающее из желудка.

В отличие от другой пищеварительной железы — печени, монотонно в течение суток вырабатывающей жёлчь и складирующей излишки в жёлчном пузыре, поджелудочная железа очень быстро и тонко реагирует на количество и состав пищи. Первая реакция провоцируется уже самим видом и запахом еды. Стимулирующими сигналами для выработки панкреатического сока являются наполнение желудка пищей, а затем её поступление в двенадцатиперстную кишку. Кроме того, стенки желудка и кишечника анализируют состав пищи и при помощи нервных импульсов и гормональных веществ корригируют выработку необходимых в данный момент ферментов.

В поджелудочной железе чрезвычайно высокий уровень обмена веществ. Для синтеза гранул, наполненных ферментами, ацинозной клетке необходимо всего 40 минут. Платой за такую напряжённую работу является повышенный износ ацинозных клеток.

Кроме ферментов, поджелудочная железа выделяет вещества, стимулирующие всасывание питательных веществ ворсинками кишечной стенки.

Основные ферменты, выделяемые поджелудочной железой, и их назначение

Опасные помощники: протеолитические ферменты поджелудочной железы

Как видим, поджелудочная железа выделяет в кишечник целое полчище белков-ферментов, способных переварить всё, что встречается на их пути, в том числе и ткань самой железы. Особенно опасны протеолитические ферменты, разрушающие белки, а также фосфолипаза, разрушающая фосфолипиды, основной компонент клеточной оболочки.

Конечно, Природа, как всегда, нашла выход из положения. Агрессивные ферменты вырабатываются и выделяются в кишечник в неактивной форме — в их полипептидной цепи намеренно отсутствуют небольшие, но важные структурные элементы, что лишает фермент работоспособности. Так, трипсин выделяется в виде своего неактивного предшественника — трипсиногена, химотрипсин — в виде химотрипсиногена, коллагеназа и фосфолипаза — в виде проколлагеназы и профосфолипазы и т. д.

Активатором всех неактивных панкреатических ферментов является трипсин, в том числе и активатором самого себя, т. е. трипсин способен превращать в активную форму трипсиноген. Таким образом, достаточно лишь очень незначительного количества трипсина, чтобы началась цепная реакция его самоактивации. Но откуда же взять даже одну молекулу активного трипсина, если он весь выделяется только неактивным? Для этой цели кишечная стенка выделяет специальный фермент — энтерокиназу, превращающую неактивный трипсиноген в трипсин. Энтерокиназа действует подобно искре, запуская цепную реакцию самоактивации.

Таким образом, мы видим двухступенчатую защиту от преждевременной активации ферментов. Она построена очень рационально и экономно, но имеет существенный недостаток: в любой момент процесс может выйти из-под контроля, что и случается, к сожалению, не так уж редко. Активатор ферментов может попасть в железу извне. Мало того, таковой имеется даже внутри самих панкреатических клеток — внутриклеточный фермент цитокиназа. В нормальних условиях активация не происходит лишь потому, что цитокиназа занята другим делом и не имеет контакта с выделяемыми протеолитическими ферментами. А вот в случае разрушения клетки всё смешивается с образованием «гремучей смеси». Это похоже на ситуацию, когда спички хранят рядом с бензином в расчёте на то, что их некому будет зажечь.

При таком положении вещей самые разные неблагоприятные обстоятельства способны спровоцировать активацию ферментов в самой железе, и вспыхивает пожар — ферменты начинают переваривать ткань железы. Развивается воспаление поджелудочной железы — острый панкреатит, а иногда и её полное самоуничтожение (или значительной части) — панкреонекроз. Самым опасным ферментом в этой ситуации оказывается коллагеназа, поскольку она способна разрушать соединительнотканные перегородки между дольками железы, открывая тем самым путь к новым, неповреждённым участкам ткани.

Какие же причины могут привести к преждевременной активации ферментов? Их довольно много:

• Билиарно-панкреатический рефлюкс — заброс в панкреатический проток жёлчи, содержащей вещества, способные активировать трипсиноген происходит при резком повышении давления в жёлчевыводящих путях (перекрытие выхода в кишечник жёлчным камнем, рубцовым сращением и др.).
• Дуодено-панкреатический рефлюкс — заброс в панкреатический проток кишечного содержимого (а с ним и кишечного активатора трипсиногена — энтерокиназы) из двенадцатиперстной кишки при повышении давления в ней и несостоятельности сфинктера Одди.
• Повреждение ткани поджелудочной железы самого различного происхождения — функциональная перегрузка железы при затруднённом оттоке, травмы, большие операции, сосудистые расстройства, инфекции, интоксикация, аллергический и аутоиммунный процесс и др.

Две железы в одной: гормональная функция поджелудочной железы

Уникальность поджелудочной железы состоит в том, что помимо пищеварительной функции выполняет ещё одну важную задачу: регулирует уровень глюкозы в крови. С этой целью она вырабатывает сразу два гормона с противоположным действием — инсулин, снижающий уровень глюкозы, и глюкагон, его повышающий.

Микролюминесцентная фотография одного из островков Лангерганса поджелудочной железы мыши: зелёным цветом окрашен инсулин, находящийся в β-клетках, красным — глюкагон в α-клетках (их значительно меньше). Фиолетовые — ядра клеток.

Производством гормонов заняты специальные клетки, сосредоточенные в микроскопических образованиях округлой формы — островках Лангерганса. β-клетки островков вырабатывают инсулин, а α-клетки — глюкагон. Островки Лангерганса распределены по всей ткани поджелудочной, но их число нарастает по направлению к хвосту.

Совмещение двух, казалось бы, столь разных функций в одном органе не случайно. На самом деле они имеют хорошо отлаженную взаимосвязь, имеющую своей целью поддержание энергетического обмена в организме на постоянном уровне, независимо от того, поел человек или он сильно голоден.

Как известно, основным энергетическим материалом в нашем организме является глюкоза. Она должна быть всегда доступна для всех органов и тканей, поэтому ее уровень в крови постоянно поддерживается в узких границах. В противном случае наш организм время от времени просто бы выключался, как телефон на подсевшей батарее. Нечто похожее и происходит у диабетиков при резком падении уровня глюкозы – т. н. гипогликемическая кома.

Каким же образом удаётся поддерживать уровень глюкозы и энергетический обмен в целом, если в животе пусто? Конечно, у каждого человека есть больший или меньший запас жировой ткани, но жировой обмен работает медленно, к тому он сам требует участия глюкозы.

Для быстрой подпитки уровня глюкозы в крови существует особый и быстродействующий аккумулятор — запас гликогена. Гликоген — это полимер, состоящий целиком из глюкозы, по структуре похожий на крахмал. Организм имеет значительные запасы гликогена, достаточные на несколько дней голодной диеты. Он содержится в всех тканях, а наиболее богаты им печень и мышцы.

Снижение уровня глюкозы служит сигналом для выброса из α-клеток глюкагона, который стимулирует во всех тканях организма переработку гликогена на глюкозу. В результате её уровень восстанавливается.

Наоборот, после приёма пищи происходит обратный процесс — организм быстро насыщается глюкозой. На этот раз в дело вступает инсулин — из излишков глюкозы синтезируется гликоген. Таким образом происходит подзарядка сначала гликогенового аккумулятора, а затем и жирового.

Понятно, что невозможно эффективно управлять этим механизмом без хорошей координации с пищеварительным процессом, и лучше поджелудочной железы с этим никому не справиться. Что она и делает при помощи своих гормонов — инсулина и глюкагона.

Прекрасно отлаженный механизм. Но, к сожалению, он хорошо работает, пока всё хорошо. Заболевания поджелудочной железы, диффузно поражающие её ткань, нередко расстраивают сразу две важнейшие функции организма. Кстати, у некоторых животных и рыб вместо одной большой поджелудочной железы имеется большое количество маленьких желез, разбросанных по всему животу. Кто знает, возможно, такой вариант лучше.