來自醫學百科

(pancreas),亦稱胰腺,脊椎動物及部分無脊椎動物中兼具外分泌和內分泌兩種功能的復合腺體;外分泌部分由腺泡和連通腸腔的導管組成,腺泡分泌多種消化酶,導管上皮細胞分泌碳酸氫鹽、鈉、鉀、氯等離子和水,合稱胰液。經導管進入十二指腸的胰液可消化糖、脂肪蛋白質,是機體最重要的消化液;內分泌部分由胰島所組成。胰島分泌多種激素,如胰島素、胰高血糖素、胰多肽和生長抑素等。前兩種激素在調節糖、脂肪、蛋白質的代謝、特別對維持正常血糖水平起著十分重要的作用,后兩種激素的生理功能尚不十分清楚。

發生與結構

種系發生

多數無脊椎動物無胰,少數有胰。其胰的發生與肝有密切聯系。如軟體動物的烏賊有胰、肝各一對,兩者都開口于胃,共同完成消化功能。節肢動物對蝦的胰與肝結合在一起,成為一對大的胰肝,起著分泌消化液又吸收營養物的雙重作用。其它無脊椎動物雖無胰,但消化管中有類似胰的消化酶,如昆蟲的中腸和胃盲囊分泌的消化液,就相當于脊椎動物的胰液。在無脊椎的原口動物和后口動物中,還發現有類似胰島素和胰高血糖素的激素存在,說明它們的消化道具有類似胰的功能。

脊椎動物的胰是腸上皮細胞在種系發生中特化的結構。一些低等脊椎動物的胰仍與肝結合在一起,其功能細胞分化成單獨組織或器官的趨勢。圓口綱動物胰的外分泌部分與肝結合,而內分泌部分則形成獨立結構,內含B細胞和許多顆粒細胞,排列在靠近腸的膽導管周圍,這是動物進化中最早出現的胰內分泌組織。軟骨魚的胰外分泌部分與肝完全分開,胰的內分泌腺小而分散,位于分外泌部分的小導管周圍,或伸入外分泌部組織內。硬骨魚的胰,多為分散性腺體,分布于腸系膜上或埋于肝脾實質內。有些硬骨魚如魚和,胰的內分泌細胞趨向集中,形成豌豆大的主胰島。從兩棲動物無尾目直到哺乳動物,盡管胰的形態不同,分布各異,但多數是定形的實質腺體,胰島分散于外分泌部之間。鳥的胰較特殊,胰島有3種類型,依所含主要內分泌細胞分類:含A細胞的黑胰島;含B細胞的光胰島;含A、B和D細胞的混合胰島。

個體發生

哺乳動物的胰由靠近肝憩室處十二指腸隆起的一個或多個胰原基發育而成。位于腸背側的胰原基叫做背胰,位于腸腹側的叫腹胰。胰原基細胞增生形成囊狀突起,叫做胰憩室。胰憩室迅速增大和反復分支構成各級胰導管,導管末端形成腺泡。鯊魚和兩棲動物的背胰和腹胰仍分別存在。爬行動物以上的動物,則兩者融合成一個胰,背胰構成胰的大部,腹胰構成胰頭的一部。背胰和腹胰的導管也融合為一。人的胰主導管(溫孫氏導管)乃是由腹胰導管的全部和背胰導管的遠端構成。背胰導管如不消失,則構成副胰導管(圣托里尼氏導管)。豬和牛腹胰導管消失而僅保留背胰導管,馬和狗的兩個胰導管都存在。

哺乳動物胰腺中的84%是腺泡,4%是導管組織和血管,1~2%為內分泌組織,其余的10%為細胞外基質。腺泡由單層上皮細胞組成,細胞呈錐體狀,位于基底膜上。朝向腺腔的游離面有微絨毛,核在細胞底部,呈圓形。細胞頂部的胞漿內有酶原顆粒,呈卵圓形,外包單層質膜。細胞底部密集排列粗糙內質網、大量的核糖體和縱形排列的線粒體,核上區的胞漿內有高爾基器等。直接與腺泡相連的小管叫做閏管,由單層扁平上皮細胞組成,閏管的一端向腺泡腔內延伸,成為泡心細胞。閏管的另一端彼此匯合,成為小葉內導管,由立方上皮細胞組成。導管逐級匯合,管徑逐漸變粗,最后成為主導管,管壁由單層立方上皮細胞逐漸移行為單層柱狀上皮細胞。主導管內還有散在的杯狀細胞和內分泌細胞。

胰的內分泌部分叫做胰島,又叫朗格爾漢氏小島(蘭氏小島),是不規則的細胞群,散布在外分泌部的腺泡之間。成年人胰島約100~200萬個。胰島內無導管,但有豐富的毛細血管,每個胰島細胞幾乎都與毛細血管直接接觸,胰島細胞有多種類型:①A細胞。在鳥類叫A2細胞,分泌胰高血糖素,在哺乳動物此細胞約占胰島細胞總數的20~25%。在鳥類和爬行動物,此細胞為胰島的主要成分。圓口綱動物無A細胞。②B細胞。分泌胰島素,所有脊椎動物都有這種細胞,成年人的B細胞約占胰島細胞總數的75~80%。③D細胞。在鳥類叫做A1細胞,分泌生長抑素,D細胞數量少,約占胰島細胞總數的5%。A細胞分布在胰島的外周,B細胞位于胰島的中心,D細胞介于A、B細胞之間。這三種細胞以間隙連接相連(見細胞間連結),有微細六角管互相溝通,成為功能上的合胞體。④PP細胞。分泌胰多肽,這種細胞位于胰島的周圍,有的也分散于胰外分泌實質和胰導管上皮細胞間。人的PP細胞集中于胰的外分泌部,胰頭部的PP細胞比胰體胰尾部多,其細胞數量隨年齡增長而加多。此外,胰島內還有D1、EC、G和P內分泌細胞,但數量很少。

胰的解剖結構

人胰呈灰紅色、細長,橫臥于腹后壁和胃后方。分頭、體、尾3部分:胰頭位于十二指腸彎內,胰體占據胰中間的大部,胰尾延伸到脾。胰重約90克,外披結締組織,膜深入胰內,將胰分成許多小葉。胰導管橫貫于胰的全長,在總膽管附近開口于十二指腸,或與總膽管匯合入腸。供應胰的血液來自脾、肝和腸系膜上動脈,胰靜脈門靜脈入肝。胰島的毛細血管經小靜脈后又進入圍繞腺泡的毛細血管,因此,靠近胰島腺泡的血液含有高濃度的胰島細胞所釋放的激素。支配胰的神經迷走神經、交感神經和肽能神經。

胰的外分泌

在哺乳動物,胰的外分泌部分分泌胰液。胰液是無色無臭的堿性液體,pH值為7.8~8.4,滲透壓幾乎與血漿相等。成年人每日的胰液分泌量約為 20毫升/千克體重。人和某些間歇性攝食動物,如貓和狗,其胰液主要在消化期分泌。而不斷地攝食的動物,如鼠、羊和兔,則持續地分泌胰液。胰液中含水、無機物和有機物。無機物中以碳酸氫鹽的含量最高,胰液中的負離子主要是HCO婣,其次是CCl-,陽離子有鈉、鉀、鈣等。胰液中的有機物主要是蛋白質、各種消化酶和粘液蛋白等。

胰液的無機成分及其作用

人胰液中碳酸氫鹽的最高濃度為140毫當量/升。在生理限度內,胰液中HCO婣的濃度隨著分泌速度加快而增加。HCO婣濃度升高時,CCl-濃度將相應地下降,因此,胰液中的負離子的總濃度相對恒定,幾乎與血漿等滲。

胰分泌HCO婣的部位為胰的閏管和小葉內導管壁的細胞。在胰液分泌時,碳酸氫鹽從灌流胰腺的液體(如血漿)中消失,而出現于胰液中,這種明顯的HCO婣轉移是細胞內分開H+和OH-的結果,H+穿過細胞底膜而OH-穿過腔面膜轉運。這一過程與壁細胞相似,但方向相反。此過程也包括從細胞基質而來的電子沿細胞色素鏈中的氧化還原系統轉運給氧,并由此產生H+。H+被排到灌流液中去,乃是與鈉交換的結果。細胞膜上有H+-Na+泵,它使細胞內鈉濃度降低,細胞外鈉順電化學梯度流入細胞內,所產生的能量可用來排出H+。 H+進入灌流液可與HCO婣起反應生成啹CO3,從而使HCO婣在灌流液中消失。啹CO3的隨后脫水作用碳酸酐酶催化,它引起灌流液中CO2分壓升高。

在細胞內生成的 OH-立即與CO2起反應而產生HCO婣,90%CO2來自血液,其余由細胞代謝所提供。OH-與CO2之間的反應也受碳酸酐酶催化,故碳酸酐酶抑制劑可抑制含HCO婣的胰分泌液。HCO婣通過細胞腔面膜排出的過程,乃是受HCO婣激活ATP酶的主動過程,所以產生一微弱電位差約7毫伏,細胞腔面側的電位較低。胰液中水的生成是一被動過程,是順滲透梯度進行的,此梯度是由Na+轉運所造成的。

碳酸氫鹽不僅能中和胃酸,以保護腸粘膜免受強酸侵蝕;它還造成腸內適宜的pH環境,而胰液和腸液中的許多酶只有在堿性環境中才能發揮作用。

促胰液素刺激貓的胰液分泌,然后抽取胰外分泌部的各個部分進行分析,發現腺泡中心部液體的CCl-濃度相當高,它是由泡心細胞和酶原細胞所分泌的混合液。從胰導管系統各部分收集的液體,HCO婣濃度逐漸升高,到胰主導管HCO婣達118毫當量/升,胰導管內液體中HCO婣與CCl-的交換約為1:1。如果液體流經導管的速度很快,則這種交換沒有足夠的時間進行,從胰主導管流出的液體中,CCl-濃度升高,而HCO婣濃度降低。

胰液的有機成分及其作用

胰液中有機成分主要有白蛋白、球蛋白酶蛋白等。蛋白質濃度介于0.1~10%。當胰酶分泌增加時,胰液中蛋白質濃度就升高。

胰酶的種類和作用

不間斷攝食的動物,如大鼠和兔的腺泡細胞分泌量大;人和間隔性攝食的動物,如狗和貓的腺泡分泌量很少。胰液內各種酶以一定比例混合。測胰液蛋白質含量可代表胰酶的含量。胰液中大部分鈣隨著酶出現,20%鈣與胰淀粉酶緊密相連。胰液含有消化三種主要營養物的酶,即水解淀粉、脂肪和蛋白質的酶,以及其他各種酶。絕大多數以酶原形式分泌,需有激活物使其轉變成酶,才能對底物發揮作用(見表)。

胰液中還含有其他的酶和一些因子,如輔脂酶,它是一種蛋白質,分子量為11000,可以和油滴表面連接并置換膽鹽,一分子輔脂酶可將一分子脂肪酶吸附于油滴表面,從而有助于脂肪酶對脂肪發揮作用,并防止膽鹽對脂肪酶的阻斷作用,和使脂肪酶得到最適的pH。

在正常情況下,胰蛋白酶不會消化胰組織本身,這除了它以酶原形式分泌而到腸內才激活外,還因為胰液中有一些抑制因子,如胰蛋白酶抑制因子──一種多肽──分子量為5000~6000。在pH3~7時它與胰蛋白酶結合,使胰蛋白酶失活,可防止由于小量胰蛋白酶原在腺體內活化所發生的自身消化作用。但它的含量遠低于胰蛋白酶原,故在胰蛋白酶原全部被激活后,它就不能再保護胰腺。

胰液分泌的調節

空腹時胰液不分泌。進食才引起胰液分泌,胰液分泌受神經和激素的調節。

神經調節

食物的色、香、味、形態和容積等刺激機體感受器,可反射性地引起胰液分泌。支配胰腺的神經為迷走神經和內臟神經。副交感迷走神經的節后纖維支配胰的腺泡和導管平滑肌。如果將狗頸部迷走神經切斷,任其變性4天左右,使迷走神經干中的心搏抑制纖維和運動纖維萎縮,此時分泌纖維尚未萎縮,電刺激這種迷走神經外周段將出現胰液分泌,其特點是所分泌的胰液粘稠、含酶量多,而含碳酸氫鹽和水則極少,所以胰液分泌量少。這一效應可被阿托品阻斷。如果刺激新切斷的頸迷走神經外周段,有時胰液不分泌或分泌量極少,這是由于較大的胰導管平滑肌收縮所致。刺激支配胰腺的內臟神經,也可獲得少量的胰液,此現象也被阿托品阻斷,可見支配胰腺的內臟神經中也含有膽堿能分泌纖維。但刺激內臟神經,由于腎上腺素能纖維興奮,引起血管收縮,減少胰的血流量,可使胰液分泌減少。

激素調節

刺激胰液分泌的主要胃腸激素有促胰液素和促胰酶素。

促胰液素1902年由英國生理學家W.M.貝利斯和E.H.斯塔林發現。它是由27個氨基酸殘基組成的多肽。酸性食糜鹽酸溶液進入小腸,可刺激腸粘膜內的S內分泌細胞,釋放促胰液素,此激素通過血液循環可以刺激胰液分泌,其優勢作用是刺激胰導管上皮細胞分泌碳酸氫鹽和水,也能刺激腺泡細胞分泌少量胰酶。促胰液素需要完整的分子才能表現最強活性,如果去掉其分子氨基端的組氨酸或用鉻氨酸替換組氨酸,其活性即降低99%。在生理情況下,刺激促胰液素釋放的主要物質為胃酸。狗進食后酸性食糜由胃入腸,刺激促胰液素釋放,從而引起胰碳酸氫鹽排出量增多,如果預先給予啹受體阻斷劑──甲氰咪胍以抑制胃酸分泌,則進食就不再引起促胰液素釋放。酸引起促胰液素釋放的 pH閾值為4.5,在pH4.5~3的范圍內,pH值越低或酸化的腸管越長,促胰液素釋放越多。中國生理學家王志均等(1951)證明,在腸內引起促胰液素釋放的因素很多,按其刺激強度排列、依次為鹽酸、蛋白胨、油酸鈉氨基酸(見胃腸激素)。

促胰酶素1943年發現,是33個氨基酸殘基組成的多肽,以后證明它和膽囊收縮素是同一物質,故稱膽囊收縮素-促胰酶素(CCK-PZ),脂肪性食物進入小腸,可刺激腸粘膜內的Ⅰ內分泌細胞,釋放CCK-PZ,此激素經血液循環,刺激胰腺,其優勢作用是刺激腺泡細胞分泌胰酶和促使膽囊收縮,它幾乎不刺激胰分泌碳酸氫鹽和水。用胰蛋白酶消化33肽的CCK,可使其羧基端8個氨基酸解裂出來,稱為八肽膽囊收縮素(CCK-8),CCK-8具有整個CCK分子的全部活性,故CCK-8為膽囊收縮素-促胰酶素分子的最小活性片段。在CCK分子羧基端第7位的酪氨酸硫酸鹽化的,其上的硫酸酯基團的存在為發揮其生物活性所必需。在腸內刺激促胰酶素釋放的物質,按其刺激強度排列,依次為蛋白胨、氨基酸、油酸鈉、鹽酸、玉米油。在各種氨基酸中,以色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸纈氨酸的釋放作用最強;在脂肪酸中,需要有8個碳原子以上的脂肪酸才有作用,脂肪酸鏈越長或腸內脂肪量越多,刺激促胰酶素釋放作用也越強。此外,將生理濃度鈣離子溶液注入小腸內,也可以刺激CCK釋放(見胃腸激素)。

膽囊收縮素 -促胰酶素或迷走神經沖動與促胰液素同時作用于胰腺,可加強胰碳酸氫鹽的排出量,說明膽囊收縮素或神經因素都有加強促胰液素的作用。

胰的內分泌

胰島素

由兩條肽鏈,51個氨基酸殘基組成,分子量為5734。在哺乳動物中,除豚鼠胰島素的結構差別較大外,其余動物如馬、牛、羊、豬、兔、鼠的胰島素差別主要在A鏈的第8、10、11和 B鏈的第30位的氨基酸殘基,它們的胰島素活性相近。僅豚鼠胰島素的活性較低,約比牛胰島素活性低3~4倍。(見胰島素)

生理學作用

最明顯的效應是降低血糖,這是胰島素對糖代謝多方面影響的結果,如:①促進葡萄糖的載體轉運過程,使糖易于通過細胞膜;②提高己糖激酶或葡萄糖激酶的活性;③促進6-磷酸葡萄糖的進一步氧化,從而加強糖的利用;④增加糖原的合成;⑤抑制糖原異生。因此,血糖濃度明顯下降。

胰島素能抑制脂肪組織釋放自由脂肪酸,并促進脂肪合成。已知環腺苷酸(cAMP)能促進脂肪酶活化,而胰島素能降低細胞內cAMP水平,使脂肪酶得不到活化,脂肪就不易分解。由于胰島素能誘導酶蛋白合成,增加脂肪合成酶系的活力,因而使脂肪合成量增加。又由于它促進糖酵解,增加α-磷酸甘油的生成,抑制脂肪酰輔酶A的氧化,故有利于α-磷酸甘油和脂肪酰輔酶A合成脂肪。

胰島素能促進蛋白質和核酸的合成。因為它促進氨基酸通過膜,轉運入細胞;促進氨基酸的活化與轉移核糖核酸(tRNA)相結合;促進轉錄生成信使核糖核酸(mRNA);又能促進翻譯過程,故生成蛋白質。此外,胰島素還有穩定溶酶體膜的作用,阻止溶酶體內組織蛋白酶釋放,從而減少組織的破壞。胰島素也促進氨基酸合成蛋白質。

作用機制

胰島素必須與細胞膜受體結合才能發揮作用。體內大多數細胞,如肝、脂肪細胞、骨胳肌、心肌、淋巴細胞、腦、腎上腺、卵巢、子宮細胞等都有胰島素受體。據測定,一個脂肪細胞大約有10000個胰島素受體。此受體有高度特異性,它只識別胰島素并與之結合,而不能與其他激素結合。在不同情況下靶細胞上胰島素受體的數量與親和力可有明顯改變。如進食后胰島素分泌增加,其受體數量與親和力降低。禁食后受體的數量及親和力又恢復正常。胰島素增多,受體結合力下降;胰島素減少,受體數目又增加,這種變化叫做胰島素自身調節。由于胰島素受體是蛋白質,故有抗原性,引起胰島素受體的抗體產生,從而影響胰島素的作用。

胰島素與受體結合后,抑制腺苷酸環化酶活性,使環腺苷酸生成減少。同時,又增加磷酸二酯酶活性,使環腺苷酸加速降解,還使環鳥苷(一磷)酸含量增加。通過環腺苷酸和環鳥苷(一磷)酸的作用,改變細胞膜的通透性,促進葡萄糖、氨基酸、核苷及K+等進入細胞,并誘導某些酶的生成,增加酶活性。

影響胰島素分泌的因素

在基礎情況下,無任何外來刺激時,胰島素仍不斷地分泌。葡萄糖就是最重要和經常發生的一種刺激。給予葡萄糖后,在數分鐘內胰島素分泌量達高峰,隨即下降,叫做早期快速分泌相。然后胰島素又逐漸增加,達到另一峰值,叫做延遲緩慢相。停止給予葡萄糖,胰島素迅速恢復到正常水平。

假飼引起胰島素分泌,并可形成條件反射。刺激下丘腦腹內側核可抑制胰島素分泌,而刺激腹外側區則促使分泌。刺激迷走神經可使胰島素分泌,而刺激交感神經則抑制其分泌。促使胰島素分泌的激素和遞質有:胃泌素、 促胰液素、促胰酶素、抑胃肽、 血管活性腸肽、胰高血糖素及異丙腎上腺素等;抑制胰島素分泌的物質有:腎上腺素、去甲腎上腺素和生長抑素。甲狀腺激素糖皮質激素對葡萄糖刺激胰島素分泌無即時效應,但前者對維持胰島的正常功能有作用,后者則在給予2~5天后可加強葡萄糖刺激胰島素分泌的效應。性激素黃體生成素可加強葡萄糖刺激胰島素的分泌,而絨毛膜生長激素只對懷孕的大鼠和人,才加強刺激胰島素的分泌。

胰島素的分泌需要鈣離子,當細胞內Ca2+增加時,胰島素分泌就增加。細胞外K+增加也促使胰島素分泌,而細胞外Na+增加則抑制分泌。 胰島的B細胞內有腺苷酸環化酶-環腺苷酸-磷酸二酯酶系統。許多刺激環腺苷酸生成的物質如胰高血糖素、促腎上腺皮質激素促甲狀腺激素等,以及抑制磷酸二酯酶的物質如咖啡因茶堿,均能刺激B細胞分泌胰島素。環腺苷酸通過3種不同的作用使胰島素分泌:①影響葡萄糖的代謝來刺激分泌;②活化Ca2+的轉運系統,使Ca2+內流增加;③作用于某種耦聯系統,使Ca2+發揮作用。

胰高血糖素

由胰島 A細胞內的粗面內質網核蛋白體組成,先合成分子量較大的前體,叫做胰高血糖素原,它是由一個八肽物與胰高血糖素羧基端的蘇氨酸相連而成。胰高血糖素為29個氨基酸殘基組成的直鏈多肽,分子量為3485。人、牛、豬、兔和鼠的胰高血糖素結構基本相同,但鳥的稍有不同。

生理學作用

胰高血糖素必須為完整的分子才能發揮作用。它與胰島素的作用相反,能使血糖升高。其作用的主要靶器官肝臟,它首先激活肝的磷酸化酶,使肝糖原迅速分解成葡萄糖。同時,它又促使糖原異生,即使丙酮酸、乳酸丙氨酸轉變成糖。它誘導與糖原異生有關的酶合成和加強其活性,如果糖二磷酸酶和丙酮酸羧激酶,但卻降低磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性。胰高血糖素活化脂肪酶,促使脂肪分解,促使肝攝取自由脂肪酸,使脂肪酸進入線粒體被氧化。它抑制脂肪合成,抑制脂蛋白的形成和釋放。胰高血糖素加強蛋白質分解,使溶酶體活化而釋放組蛋白酶,以分解組織。促進氨基酸進入肝臟,并加強轉氨酶以及與尿素合成有關的酶活性,從而促進肝合成尿素。

胰高血糖素還能激活心肌的腺苷酸環化酶而使環腺苷酸水平升高;它活化心肌磷酸化酶,增加鈣在心肌內積聚,從而使心搏加快加強。同時它還有利尿作用,已試用于治療心功能不全疾病。

作用機制

在肝與心肌細胞膜上有特異受體,胰高血糖素與此受體結合后,即激活腺苷酸環化酶,使環腺苷酸量增加,通過這個第二信使發揮作用。胰高血糖素又使細胞核內某些組蛋白磷酸化,可解除組蛋白對脫氧核糖核酸的抑制,這有利于轉錄作用與合成新的酶蛋白。

生長抑素

最初是從下丘腦提取液中分離的一種生長激素釋放抑制激素簡稱生長抑素,現發現生長抑素廣泛存在于體內各部,胰島D細胞也有,它是由14個氨基酸殘基組成的環狀肽(見胃腸激素)。

生長抑素抑制腸吸收葡萄糖,控制糖進入體內的速度,而胰島素則加強細胞攝取葡萄糖并轉變成糖原。胰高血糖素促進糖原分解和糖原異生,使葡萄糖進入血液的量增加。體內血糖的恒定,有賴于這三種激素保持一定比例。所以說胰島是使體內營養物質平衡的重要調節者。

胰腺兼具內、外分泌功能,在內、外分泌部分之間存在著胰島-外分泌腺門脈系統。 胰島素通過這一系統流向外分泌部分,促進胰酶合成,從而使胰腺的內、外分泌腺的功能緊密聯系起來。

參看