Hos mennesket er bukspyttkjertel ca. 13 cm lang, lakserødfarget og en del av fordøyelsessystemet ved å skille ut fordøyelsesvæske og deltar i det endokrine hormonsystemet som styrer glukosekonsentrasjon i blodet.
Bukspyttkjertel er plassert hos mennesker i bukhulen bak magesekken ved den nærmste (proksimale) delen av tynntarmen nær milten. Bukspyttkjertel skiller ut hormonene insulin, glukagon, somatostatin og pankreaspolypeptid og deltar i regulering av energistoffstoffskifte og glukosekonsentrasjonen i blodet. Peptidhormonet insulin laget fra proinsulin i betacellene i det Langerhanske øyene i pankreas senker glukosekonsentrasjonen I blodet ved at celler I lever og muskler tar opp glukose og bygger det inn i lagringskarbohydratet glykogen. De Langerhanske øyene inneholder både beta-celler, alfa-celler og delta-celler omgitt av enterkromaffine celler. Peptidhormonet glukagon laget i alfacellene i pankreas øker konsentrasjonen av glukose i blodet ved å bryte ned glykogen i lever og muskler.
Peptidhormonet somatostatin (veksthormonhemmende hormon) blir skilt ut fra delta-cellene og kan minske utskillelsen av insulin og glukagon. Pankreaspolypeptid deltar i sekresjon av fordøyelsesvæske. Pankreas er utviklet fra endodermen i bakre ende av fortarmen og vokser inn i duodenum.
Fordøyelsesvæsken med fordøyelsesenzymer i form av zymogener som blir aktivert av enterokinase når de kommer over i tolvfingertarmen (duodenum). Kymotrypsinogen omdannet til kymotrypsin, trypsinogen som gir trypsin, samt pankreas lipase og amylase. Lipasene omfatter lipase, fosfolipase A2, kolesterol esterase og lysofosfolipase Pankreasvæsken inneholder også hydrogenkarbonat (HCO3-) som nøytraliserer saltsyren (HCl) fra magesekken skilles ut gjennom pankreaskanalen ut i tolvfingertarmen (duodenum). Pnkreaskanalen forenes med gallekanalen fra galleblæren som skiller ut galle som emulgerer fett. Sekresjonen av bikarbonat fra pankreas er styrt av hormonet sekretin. Dessuten virker peptidhormonet kolecystokinin og vasoaktivt intestinalt pepetid. Sekretin laget fra pro-sekretin blir utskilt fra S-celler i slimhinnen i duodenum og påvirker flere organsystemer blant annet vekst av epitelceller i pankreas. Protoner (H+) fra magesyren og fettsyrer i duodenum stimulerer utskillelsen av sekretin. Sekretin utskilte fra hypofysebaklappen gir økt utskillelse av vasopressin fra hypotalamus og deltar i osmoregulering. Vasopressin påvirker samlekanalene i nyrene ved å sette vannkalproteinet akvaporin 2 inn i membranene. Pankreas har drenering ut i lymfesystemet. Diverse sykdomstilstander er tilknyttet pankreas.
Pankreas hos virveldyr
Hos beinfisk er pankreasvevet oppdelt i strenger i leveren eller tarmkrøset. Hos tverrmunner (haier) og lungefisk er pankreas ikke oppdelt og danner et eget organ. Kvastfinnefisk har hepatopankrease med an amalgamering av pankreas og lever.
Misvisende bruk av betegnelsen hepatopankreas hos krabber
Misvisende blir hepatopankreas brukt som en del av fordøyelsessystemet hos tifotkreps (Decapoda), men denne har ingen forbindelse eller funksjon likt med lever og pankreas hos virveldyr. Og det er foreslått at denne heller bør kalles perigaster (gr. peri – omkring, omgir; gaster – mage). Generelt har leddyr (artropoder) og amfibier (bløtdyr) en hepatopankreas. Hos krepsdyr deltar perigaster i absorbsjon og lagring av næring og avgiftning, kan blant annet akkumulere kadmium.
Bukspyttkjertel (pankreas), insulin, glukagon og blodsukker
Hjernecellene er avhengig av jevn og stabil tilgang på glukose via blodårene. Hjernen har ikke evnen til å omdanne fett eller aminosyrer til sukker. Når glukoseinnholdet går ned i blodet registreres dette av grupper av epitelceller som ligger i kjertelvevet i bukspyttkjertelen (pankreas) kalt de Langerhanske øyer. Hver av øyene inneholder alfaceller (α-celler) som lager og skiller ut hormonet glukagon, og betaceller (β-celler) som lager og skiller ut proteinhormonet insulin, bestående av 51 aminosyrer, samt deltaceller (δ-celler) som lager hormonet somatostatin. Somatostatin har en parakrin funksjon som hemmer frigivelse av insulin og glukagon. Resten av cellene i pankreas er eksokrint cellevev som skiller ut enzymer som deltar i fordøyelsen. Utenfor pankreas virker somatostatin som et hormon som forsinker fordøyelsen og utvider perioden for næringsopptak i tarmen. Somatostatin blir også laget i små mengder i hypotalamus, fraktes til hypofyseforlappen hvor det hemmer frigivelse av veksthormon og thyrotropin.
Sekretin er et peptidhormon som deltar i vannbalansen i kroppen og regulerer utskillelsen fra mage, bukspyttkjertel og lever. Sekretin regulerer pH i tolvfingertarmen ved å skille ut bikarbonat (HCO3-) i fordøyelsesveksen i pankreas (bukspyttkjertelen) som nøytraliserer syren fra magesekken. Sekretin hemmer også utskillelse av syre i magesekken, men deltar også i utskillelsen av galle fra lever og emulgering av fett. Sekretin samvirker med peptid hormonet kolecystokinin i fordøyelsen av fett og protein.
Sekresjon av glukagon og insulin, som har omtrent motsatt virkemåte, påvirkes av sukkerkonsentrasjone og samvirker i reguleringen av konsentrasjonen av glukose i blodet. Etter et måltid stiger konsentrasjonen av glukose i blodet, konsentrasjonen av insulin stiger og glukose blir fraktet til til celler og lagret somglykogen eller fett, samt går til den generelle drift av cellene via glykolyse, trikarboksylsyresyklus, oksidativ pentosefosfatvei, og elektrontransportkjeden. Når glukosekonsentrasjonen synker, synker nivået av insulin, glukagon stiger, levercellene bryter ned glykogen og fett til sukker som opprettholder metabolismen. Insulin stimulerer celler i lever og muskler samt fettceller til å ta opp glukose som blir lagret i form av glykogen. Glykogen er et sterkt greinet molekyl som består av glukose bundet sammen med α-1,4-, og α-1,6-bindinger. Det er mer greinet enn amylopektin som er en del av stivelse i planter. Denne måten å lagre glukose er gunstig siden man unngår de uheldige osmotiske effektene av oppløst glukose, som også er et reduserende sukker. Insulin hemmer levercellene i å frigi glukose og derved senkes konsentrasjonen av glukose i blodet. Insulin øker også biosyntesen av protein ved aktivere transkripsjon og translasjon, og øker transporten av aminosyrer inn i cellene. Insulin reduserer også nedbrytning av fettsyrer fra fett.
Glukagon har mottsatt effekt av insulin og medfører at konsentrasjonen av glukose stiger i blodet. Glukagon aktiverer nedbrytningen av glykogen (glykogenolyse) som omdannes til glukose. Glukagon gjør også at andre stoffer i kroppen omdannes til glukose (glukoneogenese). Når man har spist stiger konsentrasjonen av glukose i blodet pga. av opptaket fra tynntarmen. Når man blir sulten er konsentrasjonen av glukose i blodet lavt, og derved stimuleres alfaceller til å skille ut glukagon som starter nedbrytning av glykogen og konsentrasjonen av glukose stiger.
Celler i binyrebarken registrerer også lav konsentrasjon av glukose og skiller ut adrenalin i blodet. Hvis mengden glukose blir lav starter leveren omdanning av glykogen til glukose. Hvis konsentrasjonen av glukose blir for høy produserer insulin. Insulin senker glukosekonsentrasjonen av blodet ved å få flere organer til å ta opp sukker, og leveren stimuleres til å danne glykogen. Insulin hemmer omdanningen av fettsyrer og aminosyrer til sukker. Glukagon øker konsentrasjonen av sukker i blodet ved hydrolyse av glykogen, og leveren stimuleres til å omdanne fettsyrer og aminosyrer til sukker.
Det er insulinreseptorer på membraner. Insulinreseptorer har et ekstracellulært domene og et cytosoldomene med proteinkinase aktivitet. Insulin binder seg til α-subenheten og gir konformasjonsendring på β-subenheten. Insulinreseptorsubstrat nr. 1(IRS1) blir fosforylert på tyrosin. SH2-domene proteiner tiltrekkes av fosfotyrosin på insulinreseptor eller av IRS1. Fosforylert tyrosin binder også fosfoinositid-3-kinase (PI-3 kinase) slik at også denne blir fosforylert. PI-3 kinase virker på PiP2 som PLC (fosfoinositid fosfolipase C), men i stedet for hydrolyse blir inositolgruppen fosforylert til PiP3. PiP3 bindes til PH-domene på mange proteiner, bl.a. protein kinase B (PKB) PKB blir selv aktivert via fosforylering, men av en kinase på plasmamembranen og bare når PKB bindes til membranen via binding til PiP3. Fettceller og muskelceller er siste trinn i transporten av glukose fra Golgi til ER og trenger aktiv PKB.
Glukosebærere svitsjer mellom åpen til cytosol eller åpen mot ekstracellulært medium. Glukosebærer blir endocytert og kommer tilbake til plasmamembranen hvis PKB er aktiv. Etter et måltid mat stiger konsentrasjonen av insulin og insulinreseptorer som aktiveres gir økt aktivering av PKB og frakt av glukosebærere til plasmamembranen.
Glukosetransportproteiner frakter glukose inn i cellene, bl.a. muskelceller og fettvev. Når insulin binder seg til reseptorer i cellemembranen vil glukosetransportproteinene bevege seg fra vesikler i cytoplasma og ut til cellemembranen. Dette gjør at fettceller og muskelceller kan ta opp glukose fra ekstracellulært medium og omdanne glukose til glykogen eller fett. Glukosetransportproteiene blir fraktet tilbake til cytoplasma ved endocytose når det ikke lenger er behov for dem. Diacylglycerol (DG) aktiverer protein kinase C. Hormonsignalet forsterkes via G-proteiner og adenyl syklase via syklisk AMP (cAMP) og syklisk GMP (cGMP). Signalnettverket er meget komplekst.
Diabetes skyldes økt innhold av glukose i blodet pga. for lite insulin, eller manglende respons på insulin. Sukkersyke hos menneske (diabetes mellitus) skyldes at nyrene ikke klarer å reabsorbere glukose fra blodet og leverens og musklenes depot av glykogen tømmes. Vann går over til blodet pga. osmose, det gir økt blodvolum og økt ekskresjon. Det gir mangel på energi til muskelcellene. Fett og protein blir forbrukt og ikke erstattet. Økt konsentrasjon av glukose i nyretubuli trekker mer vann ut av urinen, og gir dehydrering og økt tørste. Det er to hovedtyper diabetes mellitus, type I og type II. Diabetes type I er en autoimmunsykdom som rammer unge mennesker ved at antistoffer/ immunceller merker betacellene (β-cellene) i de Langerhanske øyene for nedbrytning og angriper bukspyttkjertelen slik at de ikke lenger lager nok insulin. Kan skyldes arv og/eller virusinfeksjon. Kan behandles ved livslang insulintilførsel. Diabetes type II som angriper eldre mennesker kan enten skyldes redusert mengde insulin eller at målcellenes insulinreseptorer. Type II er ikke insulinavhengig, tilstanden kan forbedres med fysisk trening og via dietten. Type II skyldes gradvis overvekt. Det er insulin i blodet, men insulin blir ikke bundet til reseptorer i målcellene (insulinresistens).
Uten behandling gir diabetes høy konsentrasjon av glukose i blodet og nyrene skiller ut sukker. Diabetes kan medføre blindhet, hjertesykdom og flere andre skader på nerver og nyrer som skyldes den høye sukkerkonsentrasjonen. Diabetes II er en livsstilsykdom som skyldes misforhold mellom matinntak og fysisk aktivitet. Cellene i kroppen kan i tillegg til sukker, nedbryte og oksidere protein og fett og omdanne disse til energi. Mangel på insulin gir økt omsetning av fett fra fettreservoirene i fettcellene. Økt mengde fett i blodet kan bidra til aterosklerose. Økt fettmetabolisme gir dannelse av ketonlegemer som kan medføre forsuring av kroppsvæske og blod (ketoacidose), og man finner igjen ketonlegemer i urinen. I fettvev lages også fettsyrer, peptin, resistin og adiponektin. Starter kroppen nedbrytning av fett og protein blir man tynnere, og det kan blir ubalanse i elektrolyttnivået. Ketonlegemer og glukose skilles ut med urinen, og det skilles derfor ut mer vann pga. av osmose med økt urinutskillelse etterfulgt av tørste. Elektrolyttbalansen påvirkes også siden både natrium og kalium skilles ut med urinen. Hypersekresjon av insulin gir hypoglycemia.
Hvis det tilføres for mye insulin under hypoglycemia kan konsentrasjonen av glukose synke så mye at det gir insulinsjokk.
Deler av teksten hentet fra Endorkinologi
Litteratur
Wikipedia