Đặc điểm cấu tạo
Tụy nội tiết bao gồm các cấu trúc được gọi là các tiểu đảo Langerhans, mỗi tiểu đảo đường kính chỉ khoảng 0,3 mm. Bao quanh tiểu đảo có nhiều mao mạch (hình 1).
Hình 1. Cấu tạo của tuyến tụy
Mỗi tiểu đảo chứa 3 loại tế bào chính là tế bào alpha, beta và delta. Những tế bào này được phân biệt với nhau bằng cấu tạo hình thái và tính chất bắt màu khi nhuộm.
- Tế bào beta chiếm tổng số 60% các loại tế bào. Chúng nằm ở phần giữa của mỗi tiểu đảo và bài tiết insulin.
- Tế bào alpha chiếm 25%, bài tiết glucagon.
- Tế bào delta chiếm khoảng 10%, bài tiết somatostatin.
- Một số ít tế bào khác được gọi là tế bào PP, chúng bài tiết một hormon chưa rõ chức năng và được gọi là polypeptid của tuỵ.
Hormon insulin
1. Bản chất hoá học và cấu tạo của phân tử insulin
Insulin là một protein nhỏ với trọng lượng phân tử 5.808. Nó được cấu tạo bởi hai chuỗi acid amin có nối với nhau bằng những cầu nối disulfua. Khi hai chuỗi acid amin này bị tách ra thì hoạt tính sẽ mất.
2. Vận chuyển và thoái hoá insulin
Trong máu insulin hầu như hoàn toàn nằm dưới dạng tự do. Thời gian bán huỷ của insulin là 6 phút và sau 10-15 phút nó mới được bài xuất hoàn toàn ra khỏi máu.
Nồng độ insulin trung bình lúc đói là 69 pmol/l. Ở người Việt Nam trưởng thành (16-36 tuổi) bình thường nồng độ insulin lúc đói là 0,178 ± 0, 077 nmol/l.
3. Tác dụng của insulin
3.1. Tác dụng lên chuyển hoá carbohydrat
- Tăng thoái hoá glucose ở cơ
Màng tế bào cơ bình thường chỉ cho glucose khuếch tán qua rất ít trừ phi có tác dụng kích thích của insulin. Ngoài bữa ăn lượng insulin bài tiết rất ít nên glucose khó khuếch tán qua màng tế bào cơ. Tuy nhiên khi lao động nặng hoặc luyện tập thì tế bào cơ có thể sử dụng một lượng lớn glucose mà không cần một lượng insulin tương ứng vì khi đó có một lý do nào đó chưa rõ đã làm cho màng tế bào cơ đang vận động tăng tính thấm đối với glucose.
Trường hợp thứ hai tế bào cơ sử dụng nhiều glucose đó là trong thời gian vài giờ sau bữa ăn. Lúc này nồng độ glucose trong máu tăng cao, tuyến tuỵ bài tiết một lượng lớn insulin. Nồng độ insulin tăng đã làm vận chuyển glucose vào tế bào.
- Tăng dự trữ glycogen ở cơ
Nếu sau bữa ăn mà cơ không vận động thì glucose vẫn được vận chuyển vào tế bào cơ. Lượng glucose không được sử dụng sẽ được tích trữ lại dưới dạng glycogen và được dùng khi cần.
- Tăng thu nhập, dự trữ và sử dụng glucose ở gan:
+ Hầu hết glucose được hấp thu từ ruột vào máu sau bữa ăn trở thành dạng glycogen dự trữ hầu như ngay tức khắc tại gan. Khi đói nồng độ glucose giảm trong máu, tuyến tuỵ sẽ giảm bài tiết insulin, lúc này glycogen của gan sẽ được phân giải thành glucose làm cho nồng độ glucose trong máu không giảm xuống quá thấp.
+ Khi lượng glucose được đưa vào tế bào gan quá nhiều thì hoặc là chúng được dự trữ dưới dạng glycogen như đã trình bày ở trên hoặc là dưới tác dụng của insulin, lượng glucose thừa này sẽ được chuyển thành acid béo và được chuyển đến mô mỡ dưới dạng phân tử lipoprotein tỷ trọng thấp và lắng đọng dưới các mô mỡ dự trữ.
- Ức chế quá trình tạo đường mới
+ Insulin làm giảm số lượng và hoạt tính của các enzym tham gia vào quá trình tạo đường mới.
+ Insulin làm giảm giải phóng acid amin từ các cơ và từ các mô khác vào gan do đó làm giảm nguyên liệu của quá trình tạo đường mới.
Chính vì các tác dụng đã nêu ở trên nên insulin là hormon có tác dụng làm giảm nồng độ glucose trong máu.
3.2. Tác dụng lên chuyển hoá lipid
- Tăng tổng hợp acid béo và vận chuyển acid béo đến mô mỡ
Dưới tác dụng của insulin, một mặt lượng glucose được sử dụng nhiều cho mục đích sinh năng lượng nên đã "tiết kiệm" được lipid, mặt khác lượng glucose không được sử dụng hết sẽ được tổng hợp thành acid béo ở gan và được vận chuyển đến mô mỡ.
- Tăng tổng hợp triglycerid từ acid béo để tăng dự trữ lipid ở mô mỡ.
3.3. Tác dụng lên chuyển hoá protein và sự tăng trưởng
- Tăng vận chuyển tích cực các acid amin vào trong tế bào.
- Tăng sao chép chọn lọc phân tử DNA mới ở nhân tế bào đích để tạo thành RNA thông tin.
- Tăng dịch mã RNA thông tin tại ribosom để tạo thành các phân tử protein mới.
Do các tác nhân trên nên insulin có tác dụng tăng tổng hợp và dự trữ protein và do vậy tham gia làm phát triển cơ thể.
4. Điều hoà bài tiết insulin
4.1. Cơ chế thể dịch
- Nồng độ glucose: Ở nồng độ glucose trong máu là 80-90 mg/dl, lượng insulin được bài tiết rất ít. Nếu nồng độ glucose đột ngột tăng lên 2-3 lần cao hơn bình thường và giữ ở mức này thì insulin được bài tiết nhiều. Nồng độ glucose tăng trên 100mg/dl, insulin có thể được bài tiết tăng từ 10-25 lần so với mức cơ sở. Đây là một cơ chế điều hoà rất quan trọng nhằm điều hoà nồng độ glucose của cơ thể.
- Nồng độ acid amin: Một số acid amin đặc biệt arginin, lysin cũng có tác dụng kích thích bài tiết insulin. Khi nồng độ các acid amin này tăng lên thì insulin cũng được bài tiết nhiều tuy nhiên nếu chỉ đơn thuần acid amin thì tác dụng kích thích bài tiết insulin yếu hơn nhiều so với glucose hoặc phối hợp với glucose.
- Nồng độ hormon do thành ống tiêu hoá bài tiết như gastrin, secretin, cholecystokinin cũng có tác dụng bài tiết insulin. Những hormon này thường được bài tiết sau bữa ăn và nhờ có tác dụng làm tăng bài tiết insulin mà chúng tham gia làm cho glucose và acid amin được hấp thu dễ dàng hơn.
4.2. Cơ chế thần kinh
Dưới những điều kiện nhất định, kích thích thần kinh giao cảm và phó giao cảm có thể làm tăng bài tiết insulin. Tuy nhiên hình như hệ thần kinh tự chủ ít có vai trò điều hoà bài tiết insulin trong trường hợp bình thường.
Hormon glucagon
1. Bản chất hoá học
Glucagon được bài tiết từ tế bào alpha của tiểu đảo Langerhans khi nồng độ glucose giảm trong máu. Glucagon có nhiều tác dụng ngược với tác dụng của insulin.
Glucagon là một polypeptid có 29 acid amin với trọng lượng phân tử là 3.485
2. Tác dụng của glucagon
2.1. Tác dụng lên chuyển hoá carbohydrat
- Tăng phân giải glycogen ở gan: Glucagon có khả năng làm tăng phân giải glycogen ở gan do đó làm tăng nồng độ glucose máu sau vài phút.
- Tăng tạo đường mới ở gan: Ngay cả khi glycogen ở gan đã bị phân giải hết, nếu tiếp tục truyền glucagon vào cơ thể thì nồng độ glucose máu vẫn tiếp tục tăng. Có hiện tượng này là do glucagon làm tăng mức vận chuyển acid amin vào tế bào gan rồi sau đó lại tăng chuyển acid amin thành glucose.
2.2. Các tác dụng khác của glucagon
Các tác dụng ngoài tác dụng tăng nồng độ glucose trong máu của glucagon chỉ xuất hiện khi glucagon được bài tiết quá mức.
- Tăng phân giải lipid ở mô mỡ dự trữ thành acid béo để tạo năng lượng do hoạt hoá lipase ở mô mỡ dự trữ.
- Ức chế tổng hợp triglycerid ở gan và ức chế vận chuyển acid béo từ máu vào gan. Chính tác dụng này cũng góp phần làm tăng lượng acid béo cung cấp cho các mô khác để tạo năng lượng.
3. Điều hoà bài tiết
Nồng độ glucagon huyết tương bình thường là 50-100pg/ml. Sự bài tiết glucagon phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ glucose trong máu, ngoài ra nồng độ acid amin trong máu hoặc một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến bài tiết glucagon.
- Ảnh hưởng của nồng độ glucose máu: Tác dụng của nồng độ glucose máu lên sự bài tiết glucagon thì hoàn toàn ngược với insulin. Nồng độ glucose máu giảm xuống dưới 70mg/dl sẽ kích thích tế bào alpha của tiểu đảo Langerhans tăng bài tiết glucagon lên nhiều lần so với bình thường. Ngược lại nồng độ glucose tăng sẽ làm giảm bài tiết glucagon.
- Ảnh hưởng của nồng độ acid amin máu: Nồng độ acid amin tăng cao trong máu đặc biệt alanin và arginin (ví dụ sau bữa ăn) sẽ kích thích tăng bài tiết glucagon.
- Ảnh hưởng của vận động: Luyện tập và lao động nặng, nồng độ glucagon có thể tăng từ 4-5 lần. Yếu tố nào làm tăng bài tiết glucagon thì chưa rõ bởi vì trong trường hợp này nồng độ glucose máu không giảm đến mức đủ để kích thích bài tiết nhiều glucagon như vậy.
Rối loạn hoạt động tuyến tụy nội tiết
1. Bệnh đái tháo đường
Hầu hết các trường hợp bệnh xảy ra là do giảm bài tiết insulin từ tế bào beta của tiểu đảo Langerhans, đôi khi có thể do tế bào beta tăng nhạy cảm với tác dụng phá huỷ của virus hoặc có thể do các kháng thể tự miễn chống lại tế bào beta.
Trong một số trường hợp khác bệnh xuất hiện do yếu tố di truyền ảnh hưởng đến sự sinh sản tế bào beta.
Bệnh béo phì cũng đóng một vai trò quan trọng trong cơ chế bệnh sinh của đái tháo đường lâm sàng vì béo phì làm giảm nhạy cảm của các receptor tiếp nhận insulin tại các tế bào đích do đó làm giảm hiệu quả thúc đẩy chuyển hoá của insulin như bình thường.
Bệnh nhân bị đái tháo đường thường ăn nhiều nhưng vẫn gầy và mệt mỏi do glucose không được sử dụng ở tế bào nên cơ thể luôn thiếu vắng năng lượng để hoạt động. Bệnh nhân dễ bị nhiễm khuẩn như bị mụn nhọt ngoài da, lao phổi. Trên lâm sàng người ta thường dựa vào một hội chứng bao gồm các triệu chứng ăn nhiều, uống nhiều, đái nhiều, gầy nhanh để chẩn đoán bệnh đái tháo đường. Hội chứng này được gọi là hội chứng "bốn nhiều". Tuy nhiên hội chứng này thường chỉ gặp ở typ đái tháo đường phụ thuộc insulin. Ngoài biến chứng dễ bị nhiễm khuẩn, do có sự rối loạn liên quan giữa chuyển hóa carbohydrat và lipid nên dẫn tới sự lắng đọng cholesterol ở thành động mạch do đó người bị bênh đái tháo đường có nguy cơ bị xơ vữa động mạch và các bệnh về mạch mành.
2. Hạ đường huyết do tăng bài tiết insulin
Bệnh thường do có khối u ở tế bào beta nên lượng insulin bị bài tiết quá mức đã làm giảm nồng độ glucose trong máu, những bệnh nhân này hàng ngày cần tiêm tới 1000g glucose. Hội chứng lâm sàng xuất hiện do thừa insulin được gọi là choáng insulin.
Khi nồng độ glucose giảm xuống mức 50-70 mg/dl, hệ thần kinh trung ương trở nên bị kích thích, dấu hiệu thường gặp là rất bồn chồn, run rẩy, vã mồ hôi. Khi nồng độ glucose trong máu giảm xuống mức 20-50 mg/dl sẽ xuất hiện những cơn co giật và mất ý thức. Nếu nồng độ glucose tiếp tục giảm nữa bệnh nhân sẽ ngừng co giật nhưng lại rơi vào trạng thái hôn mê. Lúc này nếu chỉ dựa vào những quan sát lâm sàng đơn thuần thì sẽ khó phân biệt hôn mê toan huyết do thiếu insulin và hôn mê hạ đường huyết do thừa insulin. Tuy nhiên kiểu nhịp thở nhanh, sâu, có mùi aceton sẽ là dấu hiệu quan trọng để phân biệt hai loại hôn mê vì dấu hiệu này chỉ có ở hôn mê đái tháo đường.
Resource: Sinh Lý Học
