胰腺的内分泌功能

胰腺位于腹腔后壁，胃后方，L1-L2水平，从十二指肠延伸至脾门。其长约15厘米，重约100克。胰头位于十二指肠弓内，胰体和胰尾延伸至脾门，位于腹膜后。胰腺的血液供应来自脾动脉和肠系膜上动脉。静脉血流入脾静脉和肠系膜上静脉。胰腺受交感神经和副交感神经支配，其终末纤维与胰岛细胞的细胞膜接触。

胰腺具有外分泌和内分泌功能。内分泌功能由胰岛承担，胰岛约占胰腺总质量的1-3%（约100万至150万个）。每个胰岛的直径约为150微米。一个胰岛包含80至200个细胞。根据其分泌多肽激素的能力，胰岛细胞可分为多种类型。A细胞产生胰高血糖素，B细胞产生胰岛素，D细胞产生生长抑素。此外，还发现了许多胰岛细胞，据推测它们能够产生血管活性间质多肽 (VIP)、胃肠肽 (GIP) 和胰多肽。B细胞位于胰岛中央，其余细胞位于周围。大部分细胞（60％）是 B 细胞，25％是 A 细胞，10％是 D 细胞，其余部分占质量的 5％。

胰岛素由其前体胰岛素原在B细胞中合成，胰岛素原在粗面内质网的核糖体上合成。胰岛素原由3条肽链（A、B和C）组成。A链和B链通过二硫键连接，C肽连接A链和B链。胰岛素原的分子量为9,000道尔顿。合成的胰岛素原进入高尔基体，在那里被蛋白水解酶分解成分子量为3,000道尔顿的C肽分子和分子量为6,000道尔顿的胰岛素分子。胰岛素的A链由21个氨基酸残基组成，B链由30个氨基酸残基组成，C肽由27-33个氨基酸残基组成。胰岛素原在其生物合成过程中的前体是前胰岛素原，它与前胰岛素原的区别在于，前胰岛素原含有一条由23个氨基酸组成的肽链，该肽链连接在B链的自由端。前胰岛素原的分子量为11,500道尔顿。它在多核糖体上迅速转化为胰岛素原。胰岛素、C肽和部分胰岛素原从高尔基体（层状复合体）进入囊泡，前胰岛素原与锌结合并以晶体状态沉积。在各种刺激的影响下，囊泡移至细胞质膜，并通过肌细胞分裂将溶解的胰岛素释放到毛细血管前腔中。

最强的胰岛素分泌刺激物是葡萄糖，它与细胞质膜受体相互作用。胰岛素对其作用的反应分为两个阶段：第一阶段 - 快速 - 对应于合成胰岛素储备（第一池）的释放，第二阶段 - 慢速 - 表征其合成的速度（第二池）。来自细胞质酶 - 腺苷酸环化酶的信号被传递到 cAMP 系统，从而动员线粒体中的钙离子，参与胰岛素的释放。除葡萄糖外，氨基酸（精氨酸、亮氨酸）、胰高血糖素、胃泌素、促胰液素、胰酶素、抑胃肽、神经降压素、铃蟾肽、磺胺类药物、β-肾上腺素能兴奋剂、糖皮质激素、促泌激素 (STH)、促肾上腺皮质激素 (ACTH) 均能刺激胰岛素的释放和分泌。低血糖、生长抑素、烟酸、二氮嗪、α-肾上腺素刺激、苯妥英和吩噻嗪会抑制胰岛素的分泌和释放。

血液中的胰岛素是游离的（免疫反应性胰岛素，IRI），并与血浆蛋白结合。胰岛素在肝脏（高达80%）、肾脏和脂肪组织中降解，在谷胱甘肽转移酶和谷胱甘肽还原酶（肝脏）、胰岛素酶（肾脏）和蛋白水解酶（脂肪组织）的作用下进行。胰岛素原和C肽也会在肝脏中降解，但速度要慢得多。

胰岛素对胰岛素依赖性组织（肝脏、肌肉、脂肪组织）有多种作用。它对肾脏和神经组织、晶状体以及红细胞没有直接作用。胰岛素是一种合成代谢激素，可促进碳水化合物、蛋白质、核酸和脂肪的合成。它对碳水化合物代谢的影响表现为增加葡萄糖向胰岛素依赖性组织细胞的转运，刺激肝脏糖原合成，并抑制糖异生和糖原分解，从而导致血糖水平下降。胰岛素对蛋白质代谢的影响表现为刺激氨基酸通过细胞质膜的转运、促进蛋白质合成并抑制其分解。它参与脂肪代谢的特点是将脂肪酸纳入脂肪组织甘油三酯，刺激脂质合成并抑制脂肪分解。

胰岛素的生物学效应源于其能够与细胞质膜上的特定受体结合。结合后，信号通过细胞膜上的一种酶——腺苷酸环化酶——传递至cAMP系统，该系统在钙和镁的参与下，调节蛋白质的合成和葡萄糖的利用。

健康个体的胰岛素基础浓度（经放射免疫学测定）为15-20 μU/ml。口服葡萄糖负荷（100 g）后，1小时后胰岛素水平较初始水平升高5-10倍。空腹状态下胰岛素分泌速度为0.5-1 U/h，餐后增至2.5-5 U/h。副交感神经刺激可增加胰岛素分泌，交感神经刺激可减少胰岛素分泌。

胰高血糖素是一种单链多肽，分子量为3485道尔顿，由29个氨基酸残基组成。它在体内被蛋白水解酶分解。胰高血糖素的分泌受葡萄糖、氨基酸、胃肠激素和交感神经系统调节。低血糖、精氨酸、胃肠激素（尤其是胰酶）、刺激交感神经系统的因素（体力活动等）以及血液中游离脂肪酸水平下降都会增强胰高血糖素的分泌。

生长抑素、高血糖症和血液中游离脂肪酸水平升高会抑制胰高血糖素的产生。失代偿性糖尿病和胰高血糖素瘤会导致血液中胰高血糖素含量升高。胰高血糖素的半衰期为10分钟。它主要在肝脏和肾脏中失活，在羧肽酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶等酶的作用下分解成无活性的片段。

胰高血糖素的主要作用机制是通过刺激肝脏分解葡萄糖并激活糖异生来增加肝脏葡萄糖的生成。胰高血糖素与肝细胞膜受体结合，激活腺苷酸环化酶，进而刺激环磷酸腺苷（cAMP）的生成。这会导致磷酸化酶的活性形式积累，而磷酸化酶参与糖异生过程。此外，关键糖酵解酶的生成受到抑制，而参与糖异生过程的酶的释放受到刺激。另一种依赖胰高血糖素的组织是脂肪组织。通过与脂肪细胞受体结合，胰高血糖素促进甘油三酯的水解，形成甘油和游离脂肪酸。这种作用是通过刺激环磷酸腺苷（cAMP）并激活激素敏感性脂肪酶来实现的。脂肪分解的增加伴随着血液中游离脂肪酸的增加、游离脂肪酸进入肝脏以及酮酸的形成。胰高血糖素刺激心肌糖原分解，从而增加心输出量，扩张小动脉，降低外周总阻力，降低血小板聚集，促进胃泌素、胰酶素和胰酶的分泌。在胰高血糖素的作用下，胰岛素、生长激素、降钙素、儿茶酚胺的生成增加，尿液中液体和电解质的排泄增加。其血浆基础水平为50-70 pg/ml。食用蛋白质食物后、空腹状态下、慢性肝病、慢性肾功能衰竭和胰高血糖素瘤患者，其血浆中胰高血糖素含量会升高。

生长抑素是一种十四肽，分子量为1600道尔顿，由13个氨基酸残基和一个二硫键组成。生长抑素最初在下丘脑前部发现，随后在神经末梢、突触小泡、胰腺、胃肠道、甲状腺和视网膜中也发现。该激素的最大产量是在下丘脑前部和胰腺的D细胞中形成的。生长抑素的生物学作用是抑制生长激素、促肾上腺皮质激素（ACTH）、促甲状腺激素（TSH）、胃泌素、胰高血糖素、胰岛素、肾素、促胰液素、血管活性胃肽（VGP）、胃液、胰酶和电解质的分泌。它会降低木糖的吸收、胆囊收缩力、内脏血流量（减少 30-40%）和肠道蠕动，还会降低神经末梢乙酰胆碱的释放和神经的电兴奋性。胃肠外给药的生长抑素的半衰期为 1-2 分钟，这使我们可以将其视为激素和神经递质。生长抑素的许多作用都是通过它对上述器官和组织的影响来介导的。其在细胞水平上的作用机制仍不清楚。健康人血浆中生长抑素的含量为 10-25 pg/l，在患有 I 型糖尿病、肢端肥大症和胰腺 D 细胞肿瘤（生长抑素瘤）的患者中会升高。

胰岛素、胰高血糖素和生长抑素在体内平衡中的作用。胰岛素和胰高血糖素在人体能量平衡中起主要作用，在身体各种状态下维持一定水平的能量平衡。禁食期间，血液中的胰岛素水平会下降，而胰高血糖素水平会升高，尤其是在禁食的第3-5天（大约增加3-5倍）。胰高血糖素分泌增加会导致肌肉中蛋白质分解增加，并促进糖异生过程，从而有助于补充肝脏中的糖原储备。因此，通过增强糖异生和糖原分解，在胰高血糖素分泌增加的影响下抑制其他组织对葡萄糖的利用，以及在胰岛素分泌减少的情况下减少胰岛素依赖性组织的葡萄糖消耗，可以维持大脑、红细胞和肾髓质正常运作所需的恒定血糖水平。白天，脑组织会吸收100至150克葡萄糖。胰高血糖素的过度分泌会刺激脂肪分解，从而增加血液中游离脂肪酸的水平，而游离脂肪酸被心脏、其他肌肉、肝脏和肾脏用作能量物质。在长期禁食期间，肝脏中产生的酮酸也会成为能量来源。在自然禁食（过夜）或长时间停食（6-12小时）期间，脂肪分解过程中产生的脂肪酸能够满足体内胰岛素依赖性组织的能量需求。

进食（碳水化合物）后，血液中胰岛素水平会迅速升高，而胰高血糖素水平会下降。前者会加速糖原合成，并加速胰岛素依赖型组织对葡萄糖的利用。蛋白质食物（例如200克肉类）会刺激血液中胰高血糖素浓度急剧升高（50-100%），同时胰岛素水平略有升高，这会导致糖异生增加，并增加肝脏的葡萄糖生成。

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