生理学——胰腺分泌

学术   2024-12-30 16:24   上海  
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胰腺是一个细长的腺体,长度约相当于一张百元钞票,位于上腹部,即上腹部区域,胃的后方。它具有内分泌功能,即分泌激素进入血液,最终作用于其他靶组织。同时,胰腺也具有外分泌功能,即分泌胰液,包含消化酶,通过胰管进入十二指肠。

胰腺内分泌功能的例子包括:胰腺中的α细胞和β细胞会产生胰岛素和胰高血糖素等激素,这些激素被分泌到血液中以调节血糖水平。

胰腺约 90% 的部分致力于其外分泌功能。
外分泌是指胰腺分泌酶和液体,帮助中和并消化肠道中的食物。

外分泌胰腺可被分为许多小叶,每个小叶都包含大量被称为腺泡的功能单位。

"腺泡(acinus)是由一群腺泡细胞组成的集群,这些细胞共同作用,产生消化酶。外分泌胰腺分泌酶和液体,帮助中和并消化肠道中的食物。"

实际上,“腺泡”这个词的意思是“浆果”,用来形容这些细胞簇的浆果状外观。
每个腺泡分泌消化酶,这些消化酶流入由导管细胞排列的小闰管

导管细胞分泌碳酸氢盐和液体,构成胰液的液体部分,帮助中和进入肠道的酸性胃内容物。
闰管汇合形成小叶内导管,随后与其他小叶间导管汇合,最终汇入主胰管。
主胰管贯穿整个胰腺的长度,并排入十二指肠。

现在让我们来看一下由腺泡细胞制造的酶。主要的酶包括胰淀粉酶,它分解碳水化合物;胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶,它们分解蛋白质;以及胰脂肪酶,它分解脂肪。
实际上,像碳水化合物、蛋白质和脂肪这样的高分子化合物也存在于胰腺细胞中。
因此,为了保护胰腺不被自我消化,腺泡细胞制造了酶的非活性形式,称为前酶或酶原。
这些酶原需要通过蛋白酶的作用激活,蛋白酶通过切除其多肽链的一部分实现激活,这一过程类似于从手榴弹上拔掉保险销。
为增强安全性,这些酶原被储存在称为酶原颗粒的储存小泡中,与敏感的细胞器隔离。此外,酶原还与蛋白酶抑制剂共同包装,以防止其在过早激活时对细胞造成损害。
为了消化食物,这些酶原被释放到胰管中,送入小肠,在那里它们被蛋白酶胰蛋白酶激活。
胰蛋白酶是胰腺消化酶,最初以酶原胰蛋白酶原的形式产生。
通常,胰蛋白酶原直到被十二指肠中的蛋白酶肠肽酶切割后才会被激活。
有两种酶不需要胰蛋白酶激活,它们是胰脂肪酶和胰淀粉酶——这两种酶都以活性形式分泌。
导管细胞的分泌物中充满了各种离子,特别是钠、钾、氯和碳酸氢盐。
钠和钾的浓度大致与血浆中的浓度相同,而氯和碳酸氢盐的浓度则取决于胰腺流速,即每分钟分泌物的体积。
氯和碳酸氢盐的浓度由导管细胞上的转运通道调节。
在顶端膜上,即导管细胞面向导管的一侧,有一个氯-碳酸氢盐交换器。而在膜的基侧,或者说面向细胞外液的一侧,则有钠-钾ATP酶和钠-氢交换器。
在胰腺导管细胞内,碳酸酐酶将二氧化碳和水结合成碳酸。
然后,碳酸解离成碳酸氢盐和氢。
氢离子通过钠-氢泵被泵出导管细胞并进入血液,换取钠离子,而碳酸氢盐离子被泵入胰管,成为胰液的一部分,换取氯离子。
当食物在肠道中被消化时,胰液中的碳酸氢盐浓度必须很高,以抵消胃酸的酸性。因此,胰液中的氯浓度会较低,因为氯离子正在与碳酸氢盐离子交换。
因此,当胰腺分泌增加,从而增加流速时,碳酸氢盐浓度增加,氯浓度降低。
胰液分泌过程可分为三个阶段:头期、胃期和肠期。
假设你即将吃一大块美味的披萨。在头期阶段,披萨的视觉和气味传到大脑,促使大脑通过迷走神经向胰腺发送传出信号。

迷走神经分泌神经递质乙酰胆碱,刺激腺泡细胞上的毒蕈碱受体,促使它们分泌酶性液体。

接下来是胃期阶段,这时咀嚼后的披萨进入胃部并使胃膨胀。膨胀通过胃壁的机械感受器感知。这些传入信息通过迷走神经传递到大脑,大脑再通过迷走神经向胰腺发送传出信号。结果是腺泡细胞产生稍多的液体。

最后是肠期阶段,它负责超过80%的胰液分泌。
当胃内容物或部分消化的食物和胃酸进入十二指肠时,蛋白质和脂肪通过在头和胃阶段产生的胰腺酶被分解成各种成分,如氨基酸和脂肪酸。

这些氨基酸和脂肪酸刺激位于十二指肠和空肠内壁的I细胞。I细胞分泌胆囊收缩素(CCK),该激素与胰腺腺泡细胞上的受体结合,强烈刺激它们增加消化酶的分泌。
肠道粘膜中的化学受体还可以检测到脂肪、碳水化合物、蛋白质的存在,以及腔内pH值的下降。这些化学受体通过迷走神经将传入信息发送到大脑,传出信息则通过迷走神经回到胰腺,增加肠期阶段的胰液分泌。

与腺泡细胞类似,导管细胞也具有胆囊收缩素和乙酰胆碱受体。
此外,导管细胞具有一种叫做分泌素的激素受体,分泌素在肠期释放。
从胃部进入十二指肠的部分消化食物呈酸性,当其进入十二指肠时,酸度的升高会刺激十二指肠上皮的S细胞释放分泌素。分泌素作用于导管细胞上的分泌素受体,显著增加胰液的水相部分分泌,这部分胰液富含碳酸氢盐,因此有助于中和酸性食糜。
当食物最终到达回肠和结肠时,神经内分泌细胞分泌激素肽YY,帮助抑制胰液分泌。尽管确切机制尚不完全清楚。

往期回顾:

生理学——胆汁分泌和肝肠循环

生理学——咀嚼和吞咽

人体解剖学基础——腹部内脏篇(胰腺和脾脏)修改版

以上图片内容来源:Osmosis.org

原文链接🔗:

https://www.osmosis.org/learn/Pancreatic_secretion

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