第一章 总 论
第一节 胰腺的解剖、组织发生和生理
一、胰腺的解剖
(一)胰腺的位置
胰腺(pancreas)位于胃的后方,是横卧于腹膜后间隙的长条形腺体,体表上位于腹上区和左季肋区,胰腺的上缘约相当于脐上10cm,下缘约平脐上5cm。胰腺左高右低,横过第1、2腰椎的前方。其右侧端被十二指肠环抱,左侧端抵近脾门(图1-1-1)。除胰尾外,胰腺大部居于腹腔后壁的腹膜外,前方有胃、肝、胃结肠韧带、横结肠及其系膜等器官覆盖。
图1-1-1 胰的分布与毗邻
(二)胰腺的形态与毗邻
胰腺是人体第二大消化腺,为长条形,呈灰红色,地质柔软。成人平均长为15~20cm,宽3~5cm,厚1.5~2.5cm,重80~117g。胰腺分为头、颈、体、尾四部分,各部分之间无明显分界。胰头为右侧端膨大部位,位于第二腰椎右侧,被十二指肠呈“C”形环绕,胰头下部向左下方突出部分称为钩突,将肠系膜上动、静脉夹在其间;胰头前方有横结肠系膜根和空肠,后方为下腔静脉、胆总管、右肾静脉及右膈脚。上方邻接十二指肠上部、胃幽门、肝固有动脉、门静脉、腹腔淋巴结和网膜孔;右侧为十二指肠降部,其间有胰十二指肠上、下动脉走行;下方为十二指肠水平部。
胰颈是位于胰头与胰体之间的狭窄部分,宽约2cm,胰头与胰颈常以其前方的十二指肠动脉为界,胰颈后方的肠系膜上静脉和脾静脉汇合形成门静脉。
胰体较长,占胰腺的大部分,略呈三棱柱形,横过第1腰椎体的前方至左季肋区;胰体前面隔网膜囊与胃后壁相邻,后面有腹主动脉、肠系膜上动脉起始部、脾静脉、左肾上腺以及左膈脚;上缘与腹腔干及其发出的肝总动脉、脾动脉和腹腔神经丛相邻。
胰尾自胰体向左逐渐变窄,末端常与脾门相连。由于其位于脾肾韧带内,故可稍移动。因此临床上进行脾切除术在脾肾韧带内结扎脾动脉时应注意勿伤及胰尾。
胰腺由外分泌腺和内分泌腺两部分组成。大部分胰腺组织属外分泌腺,由腺泡和导管构成,能分泌胰液,含有丰富的胰淀粉酶、胰蛋白酶、胰脂肪酶等多种消化酶,有助于分解消化糖类、蛋白质和脂肪,胰液通过胰管排入十二指肠。内分泌腺为呈岛状散在于外分泌腺的胰岛,较多位于胰尾,主要分泌胰岛素、胰高血糖素和生长抑素,参与机体内环境的调节。
(三)胰管和副胰管
胰管(Wirsung管)位于胰腺的实质内,贯穿胰腺的全长,走行多呈弓状弯曲,其长度为14~19cm,男性略长于女性。胰管的走行与胰腺的长轴一致,胰管沿途收集各胰小叶的15~30根分支胰管,分支胰管继续向外分支为微细胰管。胰管末端与胆总管末端汇合后膨大成肝胰壶腹,又称Vater壶腹,开口于十二指肠降部后内侧壁的十二指肠大乳头,将胰液输送到十二指肠腔内,肝胰壶腹周围环绕有增厚的平滑肌称肝胰壶腹括约肌,又称Oddi括约肌。
副胰管(Santorini管)短而细,长约为2~3cm,位于胰头内胰管上部,主要收纳胰头上部分泌的胰液,开口于十二指肠大乳头上方约2cm处的小乳头(图1-1-2)。胰管与副胰管大多互相交通,走向可有多种类型(图1-1-3)。
(四)胰腺的血管
胰腺的动脉血供主要来源于:①胃十二指肠动脉;②肠系膜上动脉;③脾动脉。胃十二指肠动脉发出胰十二指肠上动脉,分为胰十二指肠前上动脉和胰十二指肠后上动脉,分别组成胰十二指肠的前、后动脉弓,与相应的胰十二指肠前下和后下动脉相吻合。胰十二指肠下动脉一般来源于肠系膜上动脉,亦可与第1空肠动脉共干,分为前支与后支。胰头十二指肠区的血液供应非常丰富。
图1-1-2 胰管
图1-1-3 胰管和副胰管正常变异
脾动脉发出的胰腺动脉有:①胰背动脉(胰上动脉);②胰横动脉(胰下动脉);③胰大动脉;④分界动脉;⑤胰尾动脉。胰腺其他部位的血供有来自脾动脉的胰背动脉,其行至胰颈后方向下分为左、右两支,左支沿胰下缘背面左行称为胰下动脉;由脾动脉发出并分布至胰尾的动脉称为胰尾动脉;脾动脉最大的一支分支为胰大动脉(图1-1-4)。
图1-1-4 胰腺的动脉
胰腺的静脉多与同名动脉伴行,最后汇入门静脉。胰头与胰颈的静脉汇入胰十二指肠上静脉、胰十二指肠下静脉及肠系膜上静脉,胰腺体部及尾部的静脉血通过多数的小静脉,回流至脾静脉(图1-1-5)。
图1-1-5 胰腺的静脉
(五)胰腺的淋巴引流
胰腺有极丰富的淋巴引流,并与胆道、十二指肠、胃窦部、脾及腹膜后的淋巴引流沟通。胰腺的毛细淋巴管起自腺泡(pancreatic acini)周围,在小叶间形成较大的毛细淋巴管丛,最后汇集成3~12条集合淋巴管,伴随血管走行至胰腺表面。
胰各部的集合淋巴管呈放射状汇入胰周围的淋巴结:①胰头的集合淋巴管均注入胰十二指肠上、下淋巴结,然后向下至肠系膜上淋巴结,或向上经幽门下淋巴结汇入腹腔淋巴结。以上淋巴结均位于同名血管旁。②胰体右上部的集合淋巴管注入肝淋巴结,然后入腹腔淋巴结;左上部的集合淋巴管注入胰脾淋巴结;胰体左下部的集合淋巴结入中结肠淋巴结,然后注入肠系膜上淋巴结;右下部的集合淋巴结注入肠系膜上淋巴结。③胰尾上部的集合淋巴管向右注入胰脾淋巴结;下部的集合淋巴管注入中结肠淋巴结,然后入肠系膜上淋巴结(图1-1-6)。
图1-1-6 胰腺的淋巴
(六)胰腺的神经
胰由内脏神经支配。其神经来自腹腔神经节发出的交感神经节后纤维和来自右迷走神经的副交感神经纤维,这些神经纤维交织形成腹腔神经丛,并经副丛,如肝丛、脾丛、胃十二指肠丛及肠系膜上丛等伴随血管到达胰腺。腹腔丛位于胰的后上方,故当胰腺炎或癌肿时可刺激或压迫该神经丛而引发背部剧痛。
胰腺接受交感神经和副交感神经双重支配,同时其中也分布有内脏感觉神经。交感神经的节前神经元胞体位于胸髓第5~10节段,节前纤维经内脏大神经至腹腔神经节换元后,其节后纤维以两种形式分布于胰腺。一部分交感神经节后纤维随腹腔丛及其副丛(肝丛、胃十二指肠丛、肠系膜上丛和脾丛)发出的内脏支,沿腹腔干和肠系膜上动脉的相应分支,分别经胰的上、下缘入胰体、胰头的右侧缘及胰尾,分布于胰腺。另一部分交感神经节后纤维经右腹腔神经丛、肝丛及肠系膜上丛发出不伴随动脉走行的细支,直接到达胰头背面,交织成“胰头丛”,其出现率达76.6%。由该丛发出的分支主要进入胰头背面右上、中、下三区和中上区。交感神经节后纤维全部或大部分止于胰腺血管壁,通过对血管的作用,可增加胰腺的血流量,影响胰腺的外分泌。
副交感神经的节前神经元胞体位于迷走神经背核,其节前纤维伴随迷走神经,经腹腔丛及脾支、十二指肠支到达终末神经节,换元后其节后纤维分布于胰腺。副交感神经节后纤维止于胰腺腺泡和胰岛细胞附近。迷走神经兴奋有促进胰腺外分泌的作用,迷走神经也可能与胰岛功能的调节有关,但激素对胰腺的影响比神经控制更为重要。
关于胰的内脏感觉神经,根据临床外科实践、动物实验和形态学研究表明,胰的痛觉和非痛觉传入纤维联系是分开走行的。痛觉传入纤维伴随交感神经走行,即经腹腔神经丛、肠系膜上丛、主动脉肾神经丛、内脏神经、交感干、白交通支至中、下胸段和上腰段的脊神经,再进入脊髓上传。一般认为,胰头、胰体和胰尾有双侧脊神经节来的传入神经纤维,但胰头可能主要来自右侧,而胰尾则可能来自左侧。其他的传入神经纤维伴随迷走神经走行,以实现非痛觉的反射活动(图1-1-7)。
图1-1-7 胰腺的神经
二、胰腺的组织发生
(一)胰的发生
胰源于内胚层。约于胚第3周末,三胚层胚盘出现头褶、尾褶和侧褶,胚盘由扁平盘状逐渐卷折为圆筒形胚体,位于卵黄囊顶部的内胚层和脏壁中胚层被卷入胚体,形成一条纵行的管道,称原始消化管(primitive gut),原始消化管分前肠、中肠和后肠,中肠是与卵黄囊相连的原始消化管,中肠头端为前肠,尾端为后肠。原始消化管是一盲管,口咽膜封闭前肠顶端,后肠末端被泄殖腔膜封闭,口咽膜于胚第4周破裂,原始消化管即与胚外相通,泄殖腔膜约于胚第8周破裂。随着胚体和原肠的生长发育,卵黄囊和中肠连接部分逐渐变长,称卵黄管,卵黄管于胚第5周时封闭。
前肠分化为原始咽、食管、胃、胆总管开口以上的十二指肠,肝、胰以及胆道和除鼻以外的呼吸道(图1-1-8)。
图1-1-8 原始消化管形成模式图(4周胚)
中肠分化为从胆总管开口处以下的十二指肠、空肠、回肠、盲肠、阑尾、升结肠和右2/3的横结肠。后肠分化为左1/3的横结肠、降结肠、乙状结肠、直肠和肛管上段。原始消化管的内胚层分化为消化道、呼吸道的上皮及其腺体。而结缔组织、肌组织和软骨等均来自中胚层。
胚第4周,前肠末端腹侧壁的内胚层细胞增生,向外长出一盲管,该盲管称肝憩室(hepatic diverticulum),肝憩室是肝、胆囊和胆道发生的原基。肝憩室伸入原始横膈内迅速增大,形成头支和尾支两部分。肝憩室头支的细胞增殖较快,故大于尾支,形成许多纵横交错的肝细胞索,肝细胞索和横膈内的血管网互相交织。随后肝细胞索逐渐发育成肝细胞板和肝内胆管的上皮;血管网演变为肝血窦。周围的间充质分化为肝的被膜并进入肝内形成肝的结缔组织。肝内造血始与胚第6周,至出生前,肝基本停止造血。肝细胞于胚胎第3个月时开始分泌胆汁。肝憩室的尾支较小,末端膨大形成胆囊,细长的柄发育成胆囊管。肝憩室根部发育为胆总管,胆总管与十二指肠相通。肝外胆道起初为实心的细胞索,随着部分上皮细胞退化吸收才出现管腔。
胚第4周末,肝憩室尾端的前肠内胚层上皮向外增生,形成两个芽形突起,背侧称背胰芽,腹侧称腹胰芽;背胰芽生长迅速,体积较大;腹胰芽体积较小,位于肝憩室下方,紧邻胆总管(图1-1-9)。背、腹胰芽的细胞不断增生,末端的细胞形成腺泡,其余部分形成各级导管,随后背胰芽和腹胰芽分别分化为背胰和腹胰。当十二指肠肠襻向右侧旋转时,腹胰和胆总管共同转向背侧,且与背胰合并。最终腹胰形成胰头的下部,背胰形成胰头的上部及胰体和胰尾;腹胰和背胰的导管随之相互吻合,腹胰的导管和背胰导管的远侧端构成主胰管,主胰管与胆总管汇合,共同开口于十二指肠乳头;背胰导管的近侧端退化消失,或形成副胰管,开口于十二指肠副乳头。
部分胰的内胚层细胞形成孤立存在的细胞团,继而分化为胰岛并于胚胎第5个月开始分泌胰岛激素。
因肝外胆道管腔持续阻塞形成肝外胆道闭锁,胆汁无法经胆道排出,则出现先天阻塞性黄疸。
(二)胰的组织结构
胰表面包有薄层疏松结缔组织被膜,其腹侧面覆以腹膜。被膜的结缔组织伸入腺实质,将实质分隔成许多小叶。血管、淋巴管、神经及较大的导管行走于小叶间结缔组织内。胰由外分泌部和内分泌部两部分组成。外分泌部为浆液性的复管泡状腺,构成胰的大部分,是重要的消化腺,其分泌的胰液含有多种消化酶,如胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶等。胰液通过导管排入十二指肠,消化食物。内分泌部称胰岛,是由多种内分泌细胞组成的细胞索团,分布于小叶内,位于外分泌部的腺泡之间,呈大小不等的小岛状,在HE染色切片中,胰岛着色较浅,容易辨认。胰的内、外分泌部结构和功能虽然不同,但两者功能活动的相互关系十分密切(图1-1-10)。
图1-1-9 肝、胆、胰发生模式图(胚5~8周)
图1-1-10 胰HE染色
A.低倍;B.高倍(△闰管 ↑泡心细胞 ☆胰岛)
1.外分泌部
外分泌部具有浆液性腺的结构,但腺泡无肌上皮细胞,无分泌管。腺泡细胞数量最多,占82%,总的分泌面积约为11m2。成人胰腺每24小时分泌胰液1500~2000ml(每天约25ml/kg)。
(1)腺泡:
胰腺泡是外分泌部的分泌单位,由一层锥体形的腺泡细胞构成。细胞位于15~40nm厚的基膜上,基膜外包以少许纤细的网状纤维,含丰富的毛细血管。腺泡腔的大小随腺泡细胞的功能状态而变化,细胞分泌之前腺泡腔较小,直径仅1µm;细胞分泌之后则腔较大,直径约3µm。腺泡腔内常见染色较浅的泡心细胞。泡心细胞是延伸到腺泡腔内的闰管上皮细胞,它们以不同的方式分布于腺泡腔。在腺泡的切面上常见泡心细胞位于腺泡腔内或腺细胞之间,因此,腺泡细胞的分泌物是通过泡心细胞之间的间隙流入腺泡腔内的。
1)腺泡细胞:
位于基膜上,顶端邻腺泡腔。细胞核较大,圆形,大多靠近细胞的基部,有1~2个明显的核仁。有的腺细胞有双核。新鲜组织的细胞顶部胞质内可见有很多折光性强的颗粒,称酶原颗粒,在HE染色切片中的酶原颗粒呈嗜酸性,细胞基底部的胞质富含嗜碱性物质(图1-1-10)。
腺泡细胞酶原颗粒的含量变化很大,有些小叶的腺泡细胞含丰富的酶原颗粒,且有很强的摄取氨基酸能力,可能与胰岛的内分泌通过胰岛—腺泡门静脉系统的直接影响有关(后述)。有的腺泡细胞酶原颗粒很少,甚或没有,这种差异表明,各小叶腺细胞的功能状态不是同步的。
腺泡细胞粗面内质网丰富,呈板层状布满于胞质基底部,并伸向核周围,其体积约占腺细胞的22%,粗面内质网的膜表面积占腺细胞单位膜总表面积的60%。游离核糖体或多核糖体散布于粗面内质网之间,故基底部胞质在HE染色切片上呈嗜碱性。高尔基体也很发达,位于细胞质的核上区,高尔基囊泡内有时可见密度不等的物质。当细胞顶部充满酶原颗粒时,高尔基体移至细胞核的旁侧。腺泡细胞内含丰富的线粒体,分布于板层状的粗面内质网之间或分散在细胞质内。腺泡细胞也有中心粒、溶酶体和多泡体等细胞器。酶原颗粒是包有界膜的密度高而均质的圆形颗粒,平均直径0.6µm。免疫组化法证明酶原颗粒内含有多种酶,如胰蛋白酶原、胰凝乳酶原、羧肽酶和RNA酶等。酶原颗粒的界膜类似于细胞的质膜,含较高的脂质,比内质网的通透性低,这对界膜外的胞质有保护作用,可防止酶的渗出而酶解胞质。酶原以胞吐的方式排出,使酶原外释至腺泡腔而始终不与胞质接触。胞吐过程有赖于Ca2+和ATP的存在。
腺泡细胞腔面有少量微绒毛,长约0.5µm,直径约0.1µm,内含微丝。细胞化学法和电镜观察证明胰腺腺泡细胞的表面覆有一层PAS阳性的含唾液酸的糖蛋白。该层物质含负电荷,能防止微绒毛相互接触或融合,并可能有稳定膜结构的作用。用冷冻蚀刻法证明腺泡腔面细胞质膜的膜内粒子(嵌入球蛋白)呈不对称分布,P面有505/µm2,E面有192/µm2;此外,P面与其他部位质膜的P面相比,膜内粒子较少,但E面无明显差别。在分泌时酶原颗粒界面的P面和E面分别与腔面胞膜的P面和E面相连续,因此腔面胞膜内粒子的分布与酶原颗粒的排出有直接关系。经化学分析,界膜的脂质及多肽与胞膜的相同,表明腔面胞膜的形成与酶原颗粒的界膜有关。腺泡细胞之间的间隙宽约13nm,细胞侧面有连接复合体和相嵌连接,邻近腔面为紧密连接,在紧密连接的深面也有桥粒和缝隙连接。电镜观察发现,比胰蛋白酶相对分子质量小的鞣酸在正常情况下是不能通过紧密连接的,故胰蛋白酶通常也不能由腺泡腔漏入细胞间隙。连接复合体使相邻的腺泡细胞或泡心细胞连接起来,它不仅起到封闭细胞间隙防止腺泡腔内的酶反流的作用,还可能在协调细胞间离子和小分子物质交换中起重要作用。
2)泡心细胞:
是位于腺泡腔内的闰管末端的上皮细胞。泡心细胞(centroacinar cell)小于腺泡细胞,呈扁平形。细胞质染色淡,核圆或卵圆形(图1-1-10)。电镜下可见泡心细胞与腺泡细胞相邻的质膜较平直,泡心细胞彼此间相邻的质膜也较平直。近腔面处有闭锁小带,在其深部偶见有桥粒,腔面的质膜形成少量的微绒毛。泡心细胞的胞质较少,电子密度低,细胞器很少,线粒体小而稀少,内质网少,高尔基体不发达,核糖体少,常成群地散布于胞质内。
3)胰卫星细胞(pancreatic stellate cells,PaSCs):
分布于腺泡周围,它的长胞质突起围绕在腺泡基部及血管和导管周围。功能活动受自分泌和旁分泌作用调节。目前认为胰卫星细胞在胰外分泌部疾病(包括慢性胰腺炎和胰腺癌)的病变中起着关键作用。
(2)导管:
与腺泡相连的一段细而长的导管称闰管,其伸入腺泡的一段成为泡心细胞,另一端汇入小叶内导管(图1-1-10)。小叶内导管出小叶后,在小叶间结缔组织隔内汇成小叶间导管,后者又汇入主胰管。闰管为单层扁平上皮,细胞结构与泡心细胞类同,基膜与腺泡细胞的基膜相连接。小叶内导管的上皮为单层立方上皮,与闰管上皮细胞有相同的超微结构。上皮的基膜厚20~40nm,外包薄层结缔组织。上皮细胞之间的间隙较为恒定,宽约16nm,上皮侧面有镶嵌连接。上皮顶面有少量孤立的纤毛,长5~10µm,直径为0.25µm。基部胞膜可见许多吞饮小泡。闰管和小叶内导管上皮细胞的腔面均有少许微绒毛和小泡状的突出物。小叶间导管的上皮为单层柱状上皮,在柱状上皮细胞之间夹有杯状细胞。此外,在人胰腺的闰管上皮细胞之间可有散在的胰岛A细胞和B细胞(后述),后者多于前者。在小导管的上皮细胞之间也散在分布着单个的或成小群的A细胞和B细胞。在导管上皮下的结缔组织中也可有成群的A细胞和B细胞。主胰管从胰尾至胰头行经胰腺全长,沿途接受小的导管汇入。主胰管管壁稍厚,可分层。黏膜上皮为单层高柱状上皮,也可能有两层。柱状细胞的顶部胞质内含黏原颗粒,柱状细胞之间有杯状细胞。主胰管在接近十二指肠处,其固有膜内有小的黏液腺,弹性纤维明显,黏膜外有薄层环行的平滑肌及结缔组织。导管上皮表面覆有两层黏液,有保护深层组织免受胰蛋白酶分解的作用。实验证明,在注入β-葡糖苷酸酶和胆汁混合液后,黏液层会受到破坏,导管上皮发生明显的变化,甚至遭到破坏。在慢性胰腺炎时导管上皮细胞的微绒毛消失,上皮变为多层细胞,管径变细且有皱褶。约70%的主胰管先与总胆管汇合后再通入十二指肠。所以,胆道疾病可能诱发胰腺病变。副胰管(又称Santorini duct)大多数在十二指肠乳头的头侧通入十二指肠小乳头。
尽管胰腺导管上皮细胞仅占胰腺的一小部分,但它在胰液/电解质和黏蛋白的分泌方面发挥着重要作用。胰腺泡的分泌液中碳酸氢盐浓度相当低(仅25mmol/L),而胰腺导管的分泌液中却含高浓度的碳酸氢盐(可达150mmol/L)。导管上皮细胞基部的Na+-K+-ATP酶在胰液/电解质的分泌中起着重要的作用。而导管上皮细胞分泌的碳酸酐酶在合成富有碳酸氢盐的胰液中起着关键的作用。
胰管上皮细胞及其黏液对胰管内容物有屏障作用(称胰管黏膜屏障,pancreatic ductal mucosal barrier,PDMB),在正常生理状态下可防止胆汁、胰蛋白酶等反流入胰实质,防止胰液中的反流至血液。因此,PDMB有保护胰组织免受外源性和内源性物质损伤的功能。每天分泌500~700ml的胰液对胰管表面进行冲洗,也有保护PDMB的作用。胰管表面的黏液来源于上皮细胞内丰富的黏原颗粒。相邻细胞侧面胞膜的指状交错加强了上皮的牢固度。但是胰管高压、胆汁、酒精和某些药物等可损害PDMB,破坏其屏障作用,这可能是急性胰腺炎的一种发病机制。
(3)腺泡细胞酶原颗粒的形成与释放:
电镜观察分泌期间的腺泡细胞,其粗面内质网(RER)呈扁平的层板状结构。在合成蛋白质时,RER腔扩大成池,在RER的核糖体上合成的酶蛋白前体进入内质网小池,此前体物质电子密度低,有的呈类晶体状,含前体的内质网以出芽方式形成运输小泡,移至高尔基体的形成面并与其膜融合,前体物质进入高尔基囊泡内。前体在囊泡内被浓缩后电子密度增高,这种浓缩可能是膜上离子泵的作用,使阳离子进入及水分渗出的结果。含有高密度物质的囊泡脱离高尔基体的分泌面形成大泡,并融合成较大的分泌颗粒。成熟的酶原颗粒聚集于腺泡细胞的顶部。在腺泡细胞分泌时,酶原颗粒移至细胞表面,颗粒的界膜与腔面的胞膜融合,以胞吐方式将其中的酶蛋白释入腺泡腔。测定胞质内游离Ca2+的浓度表明。Ca2+在触发酶的分泌中起重要作用,细胞借膜上的Ca2+泵运转以调整细胞内的Ca2+浓度。
胆碱能神经末梢释放的神经递质和调节肽可促使胰酶的释放。实验发现豚鼠胰的腺泡细胞至少有6种受体,它们分别介导6类促分泌素,使腺泡细胞释放酶。这6类因子是胆碱能因子、胆囊收缩素、胃泌素、铃蟾肽族、P物质及血管活性肠肽。在刺激酶的分泌中有两个在功能上相连续的生化过程:一个是细胞内Ca2+的动员和释放而引起酶的排出;另一个是由腺苷酸环化酶的活化而导致酶的分泌。
胰液为碱性液体,pH为8.2~8.5,含水分约97.5%,有机物约1.8%,无机物约0.6%。有机物主要为多种消化酶,在分解食物中起重要作用。如蛋白分解酶为胰蛋白酶(tripsin)、糜蛋白酶(chymotrypsin)、弹性蛋白酶(elastase)、羧(基)肽酶A和B(carb-oxypeptidase A and B);脂肪分解酶为脂酶(lipase)、胆固醇脂酶(cholesterol esterase)、磷脂酶A(phospholipase A2);糖分解酶为淀粉酶(amylase);核酸分解酶为核糖核酸酶(ribonucleases)、脱氧核糖核酸酶(deoxyribonucleases)。胰液的另一个功能是调节小肠内环境的稳定,包括中和高酸度的胃液,以保持小肠黏膜的正常生理活动。胰蛋白酶原在小肠内被肠激酶激活成为活化的胰蛋白酶;胰腺细胞还分泌一种胰蛋白酶抑制物,能防止胰蛋白酶对胰腺组织的自身消化,并阻止胰蛋白酶对其他蛋白水解酶的激活作用。在胰腺受损或导管阻塞时,胰液大量淤积,胰蛋白酶抑制物的作用也受到遏制,胰蛋白水解酶活化,可在很短的时间内破坏胰腺组织。
胰液的无机物有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、、Cl-、和等,主要由泡心细胞和小叶内导管的上皮细胞分泌。
2.内分泌部——胰岛
Paull Langerhans(1869)最早描述胰岛(islet of pancreas),故胰岛又称islet of Langerhans。胰岛是由内分泌细胞组成的球形细胞团,散布于胰腺小叶内(图1-1-11)。人胰有170 000~2 000 000个胰岛,胰尾中胰岛较多。胰岛的总体积和总重量约占胰腺的1%。胰岛的大小不等,直径75~500µm,体积大的由数百个细胞组成,小的则只有几个细胞,还可见单个胰岛细胞嵌于腺泡或导管上皮细胞之间的。胰岛与腺泡之间有少量网状纤维分隔。胰岛细胞多呈不规则索状排列,细胞之间有紧密连接和缝隙连接,桥粒很少见。细胞索之间有丰富的毛细血管网,为有孔型,孔径50~100nm。胰岛细胞朝向血管的一侧有基膜,它与毛细血管的基膜贴近,有利于激素的透过。胰岛细胞由胰腺导管上皮内的未分化细胞即干细胞分化而来,胚胎早期的干细胞既可分化为外分泌细胞,又可分化为内分泌细胞。成人胰的干细胞分布于各级导管上皮和胰岛内,常是胰腺癌的发生之处。成人胰腺的小导管上皮细胞仍可发育成腺泡细胞和胰岛细胞,甚或肝细胞。此外,腺导管上皮的部分细胞反复分裂,渐与上皮细胞分离,向管壁外膨出,聚集成团,外周仍有基膜。细胞团体积增大,连同基膜一起脱离管壁,形成独立的胰岛。
(1)胰岛细胞:
胰的内分泌细胞大多聚集成胰岛,少数细胞呈散在分布。胰岛细胞较小,合成和释放分泌物的速度比腺泡细胞慢得多,细胞器也不甚发达,在HE染色的切片中胞质着色浅。难分类。用Mallory-Azan染色法可区分出3种主要细胞,即A细胞、B细胞和D细胞。电镜下可辨认各类细胞分泌颗粒的形态特征。近年多用免疫细胞化学法鉴别胰岛各类细胞(表1-1-1,图1-1-11),但各类胰岛细胞的数量因不同的动物而有差异。胰岛细胞的共同特征是,分泌颗粒多位于靠近毛细血管的一侧,均有界膜包被,有电子密度致密的芯。颗粒内除含肽类激素外,还可能含有单胺类(多巴胺、5-HT和组胺等)以及运载这些物质的糖脂蛋白(载体蛋白)。颗粒内容物释放入毛细血管,作用于远处的靶细胞,但也可能直接作用于邻近的细胞和组织,即旁分泌作用(paracrine)。胰岛细胞间有紧密连接、桥粒和缝隙连接。离子和相对分子质量<1200的小分子物质可自由通过缝隙连接,细胞合成的激素则不能通过。缝隙连接在调节胰岛功能中起重要作用,如使A、B和D细胞相互联系,同步活动。紧密连接则构成细胞与间质的屏障,防止激素在细胞间质内扩散,而使之进入毛细血管。
图1-1-11 大鼠胰岛A细胞、B细胞、D细胞(免疫组织化学染色,高倍)
A.A细胞;B.B细胞;C.D细胞
表1-1-1 各类胰岛细胞的比较
1)A细胞:
人的A细胞(又称甲细胞、α细胞、A2细胞、α2细胞)约占胰岛细胞数的20%,在胰体和胰尾部的胰岛内较多。成人的A细胞较大,常呈多边形,多位于胰岛的周边部。Mallory-Azan染色,A细胞胞质内见鲜红色的颗粒。电镜下A细胞的线粒体较少,细长形,有适量的粗面内质网,且常扩大成池,游离核糖体丰富,高尔基体不发达,其囊和小泡常含有致密物质(可能是分泌物的前体),蜡样小体较少。A细胞的分泌颗粒中等大小(190~310nm),圆形或卵圆形,各种动物无明显区别,电子密度高的芯常偏于一侧,界膜与芯之间有一新月形的帽样间隙。电镜观察用醛类固定的标本,见间隙内含有低密度的无定形物质,锇酸固定的标本则间隙清澈。间隙与芯的化学反应也不同,间隙内有银粒沉着,而芯没有。芯与高血糖素抗体起反应,而间隙则为阴性反应。用免疫细胞化学超微结构定位,提示抑胃多肽(gastric inhibitory polypeptide,GIP)可能存在于间隙中。
A细胞分泌胰高血糖素(glucagon),故又称胰高血糖素细胞。胰高血糖素是29个氨基酸的直链多肽,相对分子质量3500。胰高血糖素又称“动员营养物质的激素”,当外源性营养物不足时,它可促进糖原分解和脂肪分解,把贮存在肝细胞、脂肪细胞内的能源动员起来,满足机体活动的能量需要,防止低血糖的发生。胰高血糖素对肝细胞的作用,主要是通过激活细胞膜上的腺苷酸环化酶,使细胞内的cAMP增多,而促进糖原的分解,阻止糖原的合成,使血糖升高。低血糖、氨基酸能刺激胰高血糖素的分泌;而高血糖、脂肪酸则抑制胰高血糖素的分泌。胰高血糖素和胰岛素两者作用的相互拮抗和协调维持了血糖的稳定。胰高血糖素细胞瘤患者,胰高血糖素分泌过多,血糖升高,糖也可以从尿中排出。免疫细胞化学定位研究提示,A细胞还分泌抑胃多肽和胆囊收缩素(cholecystokinin,CCK)。前者可抑制胃的蠕动与分泌;后者可收缩胆囊和松弛奥狄括约肌(Oddi muscle)。内啡肽也存在于A细胞的颗粒内,用抗血清能在A细胞内辨认出内啡肽和促皮质素的共同前体物。
胰高血糖素的靶细胞主要是肝细胞和脂肪细胞,它们的细胞膜上有胰高血糖素受体,是一种糖蛋白,相对分子质量为6300,是至少有4个N端的多聚体。胰高血糖素激活腺苷酸环化酶需要二价阳离子Mg2+或Mn2+的参与,Ca2+可抑制其活性,ATP和Mg2+在足够高的浓度下也可抑制酶的活化。EDTA、氟离子、尿素、GTP等对胰高血糖素腺苷酸环化酶活性均有影响。近年发现哺乳动物的中枢神经系统内也有高血糖素及其受体,其分布与阿片肽及其受体非常相似,提示高血糖素与阿片肽可能在功能上存在着相互作用的关系。高血糖素不仅作为胃—肠—胰系统的一种激素影响糖代谢,而且还作用于中枢神经系统,参与改善吗啡诱发的心动过缓和抗伤害感受作用等阿片肽效应。动物注射高血糖素,可明显减轻静脉注射吗啡诱发的心动过缓,有特异性地拮抗吗啡的作用。
2)B细胞:
为胰岛的主要细胞(又称乙细胞、β细胞),在人约占胰岛细胞数的75%,主要位于胰岛的中央部。Mallory-Azan染色,B细胞胞质内呈现大量橘黄色颗粒。电镜下见其线粒体较腺泡细胞的小,散在分布,圆形或细长,嵴横位。粗面内质网多呈短管或小泡状,均匀分布于胞质内。当分泌颗粒稀少时,粗面内质网与核糖体较多,且粗面内质网常扩大成池。高尔基体靠近核的一侧,发育中等,有时在其小泡内可见致密物质,是分泌物的前体。常见蜡样小体(ceroid body),并随年龄增长而增多,它是一种脂质包涵物,形状和大小不一。在胞质内有各种走向的微管,其末端附于细胞膜或分泌颗粒上,微管之间有时可见微丝。
B细胞的分泌颗粒多集中于胞质的近毛细血管一侧,为圆球形,较大,但大小不一,直径225~375nm。颗粒外包以界膜,颗粒内有一至数个电子致密的芯,界膜与芯之间的间隙较大。芯的形态多样,呈圆形、矩形、针状或菱形的类晶体。类晶体内还可见平行排列的周期性条纹,其间距为5nm。少数B细胞分泌颗粒芯的电子密度低,呈细粒状,芯与界膜紧贴,在胚胎或胰岛素分泌过多的B细胞瘤中此类细胞增多。有时还可见上述两种分泌颗粒之间的过渡型。颗粒结构的不同可能是发育阶段或颗粒内肽类激素理化状态的不同。分泌颗粒内含有少量金属锌,它可能有横向连接和聚合胰岛素分子的作用,这可能和电镜下所见分泌颗粒类晶体呈现的周期性条纹有关。胰岛素分子可能与锌形成复合体贮存于颗粒内。ATP可能具有稳定分泌颗粒的作用。B细胞还含有5-HT及多巴胺,细胞能快速摄取5-羟色胺酸和多巴,并使其脱羧。5-HT可能有助于胰岛素的贮存。冷冻蚀刻法发现,分泌颗粒界膜内与细胞膜内的嵌入蛋白(膜内粒子)是有差别的,界膜的嵌入蛋白体积较大,但数量少。B细胞核圆形,核膜光滑。常见含巨核的B细胞,定量研究证明巨核的DNA含量为四倍体或八倍体,功能比较活跃。
B细胞主要分泌胰岛素(insulin),故又称胰岛素细胞。胰岛素为51个氨基酸组成的多肽,相对分子质量6000。胰岛素又称“贮存营养物质的激素”,对三大物质代谢均有影响,但主要是调节糖的代谢,促使葡萄糖在肝细胞、脂肪细胞和肌细胞内合成糖原、贮存能源;同时防止高血糖的发生。胰岛素缺乏时,糖的正常代谢受阻,血糖升高,并从尿中排出,发生糖尿病。胰岛B细胞瘤的患者,胰岛素分泌增多,血糖低于正常水平。
胰岛素必须与靶细胞膜上的胰岛素受体结合后才产生一系列生物效应。胰岛素受体是大分子糖蛋白,它贯穿在靶细胞膜内外两层之间,成为膜的组成成分。不同细胞的胰岛素受体的分布状态不尽相同,有散在的,也有成群的。胰岛素受体由2个α亚基和2个β亚基以2个二硫键连接成一个四聚体,α亚基和β亚基均突出于细胞膜外层的表面,并连接着复杂的糖链。α亚基(相对分子质量为130 000)是与胰岛素结合的部分;β亚基(相对分子质量为90 000)是伸到细胞膜内层并达细胞内的部分,2个α亚基和β亚基以二硫键相连成(αβ)2,是胰岛素受体最常见的模式,每个胰岛素受体可结合2个胰岛素分子。用放射免疫法揭示,糖尿病患者中仅少数缺乏胰岛素,而多数患者血中含有正常或超常量的胰岛素,这可能由于靶细胞膜上胰岛素受体减少或其亲和力下降。也有的患者对胰岛素产生慢性耐受性,因为体内形成抗胰岛素受体抗体,此时用免疫抑制剂可控制症状,使患者对胰岛素的敏感性恢复正常。
3)D细胞:
又称丁细胞、δ细胞、A1细胞、α1细胞,数量较少,约占胰岛细胞数的5%。人的D细胞为卵圆或梭形,分散于胰岛周边部,A细胞、B细胞之间。细胞核卵圆形,染色质致密,核仁不明显。Mallory-Azan染色,D细胞质内含有大量蓝色的颗粒。电镜下,D细胞的细胞器如线粒体、粗面内质网和游离核糖体均较少,线粒体细,常位于分泌颗粒旁边,高尔基体较明显,靠近核的一侧。分泌颗粒较大(直径190~370nm),圆形或卵圆形,位于靠近毛细血管一侧的胞质中。颗粒芯的电子密度较A细胞低,界膜紧贴芯,没有间隙。
D细胞分泌生长抑素(somatostatin,SS),它对胰岛素、高血糖素和胰多肽(pancreatic polypeptide,PP)的释放起抑制作用。此外,也有报道D细胞分泌胃泌素,但对此尚有不同意见。生长抑素首先发现于下丘脑,它是一种含14个氨基酸的多肽,相对分子质量1400,能抑制垂体前叶生长激素的分泌而得名,目前已在许多组织中(如中枢和周围神经系统、消化管上皮等)发现它的存在。虽然生长抑素对各种细胞的作用有差别,但主要是在局部对邻近的细胞起强烈的抑制作用,可能是通过降低细胞对Ca2+的摄取和破坏腺苷酸而降低靶细胞的活性,从而降低胰岛A细胞、B细胞的分泌活性。高血糖素细胞瘤中有大量D细胞存在,患者可出现糖尿。在糖尿病患者的胰岛中,D细胞也可能增多。营养物质(如葡萄糖、亮氨酸和精氨酸等)和某些肽类激素(如抑胃多肽、胆囊收缩素和高血糖素等)能刺激生长抑素的分泌,而胰多肽或肾上腺素等则抑制其分泌。生长抑素维持胰岛素分泌同血糖浓度相适应。生长抑素的作用方式:①通过血液循环对胰岛以及远处的靶细胞(如消化道)起作用;②以旁分泌作用释放入细胞间隙内,通过弥散作用而调节邻近胰岛细胞的活动;③经缝隙连接而抵达邻近的A细胞、B细胞。
4)PP细胞:
体积小(又称D2细胞),分泌胰多肽(PP)。PP细胞数量很少,但随年龄增长而有所增多,主要存在于钩形突内的胰岛周边部,还见于外分泌部的中、小导管上皮内和腺泡细胞之间。分泌颗粒较小,且大小不一(直径110~170nm),圆形或卵圆形,颗粒芯一般为中等电子密度,界膜与芯之间的间隙窄而清亮。但颗粒芯的电子密度变化很大,有中等和高电子密度的颗粒,也有透亮的颗粒,而且这3种颗粒可以共存于1个细胞内,并均有胰多肽的免疫活性。透亮的颗粒往往是圆的,并含有丝状或丛毛状物质;而高电子密度的颗粒往往是有角的。对胰多肽的免疫反应在颗粒周围强而显得浓,而中央则是一个淡染或不染色的区域。
胰多肽含36个氨基酸,相对分子质量4200。进食可强有力地促使胰多肽分泌,尤以进食蛋白质食物时为最强,脂肪和糖类次之,血胰多肽浓度在饭后很快升高。胰多肽主要对消化系统的活动起抑制作用,如抑制胰液的分泌,特别是碳酸氢盐和胰蛋白酶的分泌,减弱胆囊的收缩和加强总胆管的紧张度以及抑制胃窦和小肠的运动等。在炎症、肿瘤或糖尿病等胰腺的实质性疾病时,PP细胞不同程度地增多,血中胰多肽含量也升高。
5)D1细胞:
又称H细胞,在人的胰岛内极少,占2%~5%,主要位于胰岛的周边部。细胞形态不规则或细长有突起。光镜下不易辨认,电镜下见细小的分泌颗粒(直径140~190nm),圆形或不规则形,中等电子密度。此细胞易与PP细胞混淆,其区别在于颗粒界膜与芯之间无间隙,对PP抗体不起反应。免疫组化法显示D1细胞可能分泌血管活性肠肽(vasoactive intestinal peptide,VIP),它是含28个氨基酸的多肽,相对分子质量3200。在分泌VIP增多的肿瘤中,可见类似的D1细胞增多。VIP能引起胰腺泡细胞分泌(主要是碳酸氢盐),在腺泡细胞膜上发现VIP受体,故VIP可看做是一种调节胰腺外分泌的神经递质。VIP还能抑制胃酶的分泌,刺激胰岛素和高血糖素的分泌。
B细胞和D细胞在胰腺各部分的胰岛内均匀分布,而A细胞主要分布在胰体和胰尾的胰岛内,PP细胞主要在钩突部的胰岛内,而胰体和胰尾部较少。A细胞和D细胞在胰岛的周边部平行排列,外层是A细胞,稍内为稀疏的D细胞,中央是由大量B细胞形成的主区。胰岛在结构和功能上可分为两个亚区:①多种细胞亚区,由局边的A细胞、D细胞和一部分B细胞组成,有丰富的毛细血管和神经纤维,此区可适应机体的生理需要而快速分泌胰岛素和高血糖素,位于A细胞和B细胞之间的D细胞又能抑制邻近的A细胞和B细胞释放其激素;②单种细胞亚区,位于胰岛中央,主要由B细胞组成,此区可保持稳定而持续地分泌胰岛素,提供机体基本的胰岛素需要量。
(2)胰岛细胞激素的合成与释放:
B细胞首先在粗面内质网上合成前胰岛素原(preproinsulin),然后很快转化为胰岛素原(proinsulin),其相对分子质量为9000,是含有84个氨基酸的多肽。胰岛素原分子转输到高尔基复合体,被一种特殊的蛋白分解酶分解成胰岛素和连接肽两部分。胰岛素与锌形成复合体,并与连接肽形成分泌颗粒而储存起来,最后以胞吐方式释入血液。分泌颗粒也可能在胞质内崩解,胰岛素则透过胞质膜而释放。连接肽含有33个氨基酸,相对分子质量3000,它在胰岛素的生物合成中把胰岛素A链和B链连接起来。连接肽存在于高尔基体内,在颗粒形成时,它位于颗粒的界膜与芯之间的间隙中。葡萄糖可促使B细胞摄取Ca2+,而Ca2+的摄取可触发胰岛素的释放;若缺乏Ca2+,则葡萄糖不能刺激胰岛素的分泌。当B细胞受刺激时(例如进食糖类后),胰岛素合成的速度大大加快。此时,粗面内质网增多,高尔基体扩展,已成熟的颗粒加速释放。
3.胰的血管与淋巴管
胰主要由腹腔动脉和胰十二指肠上动脉的分支供血,它们的分支行经小叶间结缔组织,沿途发出小支入小叶内形成小叶内动脉,小叶内的毛细血管分布于腺泡周围和胰岛内,为有孔型,窗孔数约15/µm2。胰内的静脉与动脉伴行,静脉血最终汇入门静脉。
(1)胰岛—腺泡门静脉系统:
胰的小叶内动脉发出1~2支入岛血管(afferent vessel of islet)进入胰岛,形成有孔毛细血管网,分布于胰岛细胞之间;然后汇成数条出岛血管呈放射状离开胰岛,分布到周围的外分泌部,再次形成包绕胰外分泌腺腺泡的毛细血管网,而后汇入小叶内静脉。由于出岛血管的前后两端均为毛细血管,故称胰岛—腺泡门脉系统(insuloacinar portal system)。此血液循环方式使外分泌部的功能活动受胰岛的调节,首先,胰岛内的血液先流经A、D细胞,再流向B细胞,因此B细胞的分泌活动可能受A、D细胞的影响。再者,高浓度的胰岛激素先作用于邻近的外分泌部腺泡,故近胰岛腺泡较大,分泌亦较旺盛。
(2)胰的淋巴管:
胰实质内的毛细淋巴管很丰富,小淋巴管与血管伴行,汇合成较大的淋巴管。胰的淋巴输入胰十二指肠淋巴结、肠系膜上淋巴结和胰脾淋巴结。这些淋巴结的输出淋巴管大部分输入主动脉前的腹腔淋巴结和肠系膜上淋巴结,有些可能行于小网膜内而至肝淋巴结。
4.胰的神经
胰受交感和副交感神经支配,它们分别来自内脏神经和迷走神经。神经纤维束大多随血管进入胰腺,形成血管周围神经丛,也有不与动脉伴行的神经纤维进入胰。神经纤维在腺泡周围和胰岛周围形成腺泡周围丛和岛周丛,并分别深入腺细胞之间和胰岛细胞之间。在小叶间结缔组织内可见一些神经元,在胰岛内近腺泡处可见单个神经元,它们可能是副交感神经元。在胰岛外周的结缔组织中有较大的神经节,可能是交感性的。电镜下见神经纤维穿过基膜,终止于腺泡细胞底部,目前认为肾上腺素能末梢似乎只分布到血管,而不到腺泡。胰岛内的神经纤维在细胞索之间呈丛状。神经末梢穿过基膜,居于胰岛细胞和基膜之间,有的呈念珠状膨大,末梢内均有突触小泡。神经末梢与胰岛细胞形成的突触一般不见增厚的前膜和后膜。根据突触小泡的形态特征,可区分交感和副交感神经末梢。胆碱能突触含有大量较小的清亮小泡和少量较大的致密核芯小泡;肾上腺素能突触则含有许多中、小型的致密核芯小泡和少量清亮小泡。用交感神经阻断剂(如6-羟基多巴胺)去除肾上腺素能末梢的小泡,测得胰岛内胆碱能末梢数约为肾上腺素能末梢的3~5倍。近来有人提出胰岛内可能还有5-HT能和VIP能神经。
胰内也有感觉神经末梢,有些动物(如猫)在胰头处的结缔组织内还有环层小体。没有环层小体的动物胰腺内,见有与胰岛细胞紧邻的较粗的神经末梢。电镜下可见无髓神经纤维分布于胰岛内毛细血管与胰岛细胞的两层基膜之间,但未见其与细胞形成突触,末梢内也不含突触小泡,而有许多线粒体和糖原颗粒,故认为是感觉神经末梢。胰岛由副交感的胆碱能神经和交感的肾上腺素能神经所支配,人的胰含有丰富的VIP能神经纤维网,它起源于自主神经系统的神经节,盘绕并有时穿入胰岛。
5.胰内分泌和外分泌的关系
胰的外分泌部和内分泌部是功能不同的两个部分,长期认为它们之间并无功能上的直接相关性。近年由于胰病理生理和消化道激素等的研究进展迅速,逐步揭示了胰岛与腺泡的关系十分密切。电镜观察下,腺泡细胞与胰岛细胞之间没有明显的结缔组织被膜分隔,表明两者的组织液或代谢产物是相互沟通的。胰岛—腺泡门静脉系统的发现,是胰岛与腺泡间密切关系的重要佐证。胰岛周围腺泡的毛细血管血液内含胰岛激素的量比外周血液的多几百倍。胰腺泡细胞膜上有胰岛素受体,胰岛分泌的几种激素能调节和影响腺泡的分泌和代谢活动。
胰岛素能促进胰腺泡细胞合成蛋白质,并刺激腺泡细胞的生长和分化,如邻近胰岛的腺泡细胞的分裂较其他部位的腺泡细胞活跃;B细胞释放胰岛素越多,腺泡细胞的分裂象越多。胰岛素还可刺激胰酶的合成与分泌,如用四氧嘧啶或链脲霉素破坏鼠的B细胞,胰淀粉酶的合成与分泌明显下降,注射胰岛素后可恢复正常。用胰岛素灌注离体胰脏,证明胰岛素可刺激淀粉酶mRNA合成,胰液量及胰淀粉酶量均显著增高。胰岛素对胰蛋白酶和胰脂肪酶的合成也有一定的影响,在胰岛素的作用下,腺泡细胞的内质网弯曲、扩大,高尔基复合体变化不明显,但见酶原颗粒大小不一,酸性磷酸酶活性剧增等,均表明胰岛素有促进腺泡细胞分泌的作用。
高血糖素对胰腺的外分泌则有抑制作用,高血糖素既可抑制胰酶的合成,又可抑制其释放,这种抑制作用在空腹状态下更明显,如给空腹的犬注射高血糖素后,胰液的碳酸氢盐及蛋白质含量下降。此外,高血糖素还可抑制胰泌素刺激胰腺分泌的作用。高血糖素对胰腺泡细胞的抑制作用也表现在使胰腺泡细胞核浓缩,内质网成为致密板层,高尔基体小,分泌颗粒发育不成熟。
胰多肽对胰腺的外分泌也有明显的抑制作用,尤其是影响碳酸氢盐和胰蛋白酶的分泌,使胰液量减少,但不会导致胰腺泡萎缩。
生长抑素对胰外分泌的作用主要是抑制胰液及胰酶的分泌,可能机制是:①抑制小肠胰泌素及胆囊收缩素—促胰酶素(CCK-PZ)的释放;②使肠系膜血管及胰外分泌部血管收缩,细胞的分泌功能降低。
血管活性肠肽有促进胰酶和碳酸氢盐分泌的作用,已发现胰腺泡细胞膜上有VIP受体。VIP也可作为一种神经递质调节胰腺的外分泌功能。
上述胰岛激素对胰外分泌的影响,表明胰内存在着内—外分泌通路(endocrine-exocrine pathway),也足以说明原发性糖尿病常伴有胰外分泌功能低下的现象。此外,在胃肠吸收营养物质过程中产生的胃肠激素对胰岛功能也有调节作用,这可称之为肠—胰岛轴(entero-insular axis),如葡萄糖吸收过程中产生的肠抑胃肽(GIP)可能是主要的肠道因子。可是当摄取大量营养物质时,除GIP外还分泌促胰泌素、胃泌素及促胰酶素等,这些消化道的激素和神经因素共同调节胰腺外分泌的过程,称肠—外分泌通路(entero-exocrine pathway);同时它也能调节胰岛的功能,这就称为肠—外分泌—内分泌通路(entero-exocrine-endocrine pathway),例如,当胰液分泌亢进时,由于胰导管内压力上升,溢入间质的胰液可能流入胰岛而产生作用,在急、慢性胰腺炎时,常见到胰岛分泌的异常(亢进或降低),可能是和上述的胰内、外分泌功能联系的障碍有关。总之,胰的内、外分泌无论在正常生理功能的调节和病理改变时均存在着密切的联系。
6.影响胰分泌的因素
(1)胰外分泌的影响:
胰腺泡细胞的分泌活动受神经、激素和食物的影响,如刺激迷走神经或给予胆碱能药物毛果芸香碱,能促进胰腺泡细胞分泌酶蛋白;切断迷走神经或用阿托品等抗胆碱能药物,则可使胰液分泌明显减少。胰岛激素对腺泡细胞的影响前已述及,胃肠激素也参与调节腺泡细胞的分泌活动,如促胰液素可增强胰液中水和重碳酸盐的分泌量。给动物大量促胰液素后,电镜下可见腺泡的泡心细胞和闰管上皮细胞变扁,导管上皮细胞糖原减少,但腺泡细胞无变化,胰蛋白酶的分泌也不增多,表明促胰液素有增强导管细胞的分泌作用,但对腺泡细胞的分泌可能有抑制作用。促胰酶素则主要是刺激腺泡细胞分泌颗粒的排泌。给动物注射促胰酶素后,电镜下见大部分腺泡细胞的酶原颗粒减少,甚至全部消失。胃泌素可能也有促进腺泡细胞分泌的作用;由肠道EC细胞分泌的肠高血糖素对胰的水和电解质的分泌有抑制作用,使胰液减少。进食也影响胰的分泌活动。高淀粉和高酪蛋白食物可分别使胰淀粉酶和胰凝乳酶的分泌增多,但高脂肪食物不影响胰脂肪酶的分泌。
(2)胰内分泌的影响因素:
胰岛的分泌活动也受进食的影响,并受胃肠激素和神经的调节。胰岛B细胞膜上有葡萄糖受体,进食后血糖升高,可使B细胞合成和分泌胰岛素。口服葡萄糖对胰岛素分泌的影响大于静脉注射,这可能是因食物刺激胃肠道的开放型内分泌细胞;使其分泌增强,从而刺激胰岛B细胞分泌物的释放。血糖降低到一定水平,胰岛素可通过反馈作用抑制B细胞的分泌,同时还可能刺激A细胞释放高血糖素,使血糖回升。犬进食脂肪能引起胰岛素的释放,但人则不明显。胰岛素和高血糖素的协调作用使血糖含量保持相对的稳定。胃肠内分泌细胞产生的肽类激素对胰岛素和高血糖素的释放具有明显的增强作用,如促胰酶素对胰岛B细胞和A细胞都有促分泌作用,其他肽类激素如抑胃多肽、血管活性肠肽、促胰液素和胃泌素等虽然尚未定论,但看来都能促胰岛素的释放。肾上腺素对B细胞的分泌则有抑制作用。胰岛受交感和副交感神经纤维支配,交感神经支配A细胞分泌高血糖素;副交感神经支配B细胞分泌胰岛素。在安静状态下,副交感神经使B细胞和A细胞分别分泌少量胰岛素和高血糖素,交感神经也使A细胞分泌少量高血糖素,但抑制B细胞的分泌。在机体处于紧张状态时,交感神经兴奋性大大提高,使A细胞分泌大量高血糖素,而B细胞则受到强抑制。
三、胰腺内外分泌的生理与病理
(一)胰腺的外分泌
胰腺是消化系统内最重要的分泌腺之一,兼有内外分泌的双重功能。胰腺的外分泌部由腺泡细胞和导管组成,腺泡分泌消化道内最重要、消化功能最强的消化液即胰液,在小肠对食物进行消化,导管是胰液排出的通道。内分泌腺由大小不同的细胞团——胰岛所组成,分泌胰岛素,调节糖代谢(图1-1-12)。
图1-1-12 胰腺的内外分泌关系示意图
1.胰液的成分与作用
胰液(pancreatic juice)是胰腺分泌的一种无色、无味、低黏稠度的碱性液体,pH约7.8~8.4,正常人每日分泌胰液量为1~2L。胰液的成分包括水、电解质和多种消化酶。其中腺泡细胞分泌了各种消化酶,而电解质主要由导管细胞所分泌。
(1)胰液的无机成分和作用:
水是胰液无机物中所占比例最大的成分,约为97.6%。其主要的生理功能是稀释进入小肠的食糜以及消化的产物,使这些消化产物所产生的渗透压等于或低于血浆渗透压,易于小肠上皮细胞对其进行吸收。
胰液中的电解质主要来自血浆,胰液中的阴离子主要是和C1-,在胰液中,浓度为60~150mmol/L,胰液中的主要作用是中和进入十二指肠的胃酸,保护小肠黏膜免受胃酸的腐蚀;同时保持小肠内的碱性环境,为小肠内多种消化酶发挥作用提供了最适宜的pH条件。胰液中的阳离子主要是Na+和K+,在胰液中含量较为稳定。胰液中也含有Ca2+,其作为酶的组成部分来自腺泡细胞,其浓度会随酶的浓度升高而增加。Ca2+与酶的结合呈疏松型和紧密型。Ca2+能与胰蛋白酶、脂肪酶、磷脂酶等呈疏松型的结合,而与α-淀粉酶则为紧密结合。Ca2+也可来自细胞外液,为非蛋白依赖性Ca2+。此外,胰液中还有少量的Mg2+和Zn2+的存在。
(2)胰液中的消化酶及其功能:
胰液内含多种消化酶,以水解酶为主,包括淀粉水解酶(glycolytic enzymes)、脂肪水解酶(lipolytic enzymes)、蛋白水解酶(proteolytic enzymes)、核酸水解酶(nucleolytic enzymes),分别消化淀粉、脂肪、蛋白质和核酸。人的胰液中,蛋白质的含量占0.7%~10%,大部分为酶或酶原,其余为黏蛋白、胰蛋白酶抑制物和血浆蛋白。胰液中的蛋白水解酶以无活性的酶原形式分泌,进入小肠后被相应的物质所激活而消化蛋白质。
淀粉水解酶在分泌时即具有活性,可水解食物中的淀粉、糖原及大部分碳水化合物(纤维素除外),产生糊精、麦芽糖等物质。脂肪水解酶又包括胰脂肪酶(pancreatic lipase)、磷脂酶(phospholipase)、酯酶(esterase)。胰脂肪酶在辅脂酶(colipase)和胆汁中胆盐(bile salt)的帮助下,可以将中性脂肪水解为脂肪酸、甘油一酯和甘油。磷脂酶可分为磷脂酶A和B两种,在胰液分泌时以酶原形式存在,可被胰蛋白酶激活而形成具有生物活性的磷脂酶A和B。酯酶又称为胆固醇酯酶(cholesterolesterase)或羧酯水解酶(carboxylesterhydrolase),在小肠中可水解胆固酯,生成脂肪酸和胆固醇。胰液中含有多种消化蛋白质的蛋白水解酶,分别是胰蛋白酶原(trypsinogen)、糜蛋白酶原(chymotrypsinogen)、弹性蛋白酶原(proelastase)、羧基肽酶原(procarboxypeptidase)。它们均以酶原的形式从腺泡细胞分泌,其中胰蛋白酶原含量最多,弹性蛋白酶含量最少。当酶原被激活后,形成胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶和羧基肽酶。前三者可水解蛋白质多肽链内部的肽键。羧基肽酶又可分为A、B两种,可水解多肽链末端的氨基酸。正常情况下胰液中的蛋白水解酶不会消化胰腺本身及机体其他的自身组织,原因之一是蛋白水解酶是以无生物活性的酶原形成分泌的。此外胰腺的腺泡细胞在分泌蛋白水解酶的同时,还合成了少量胰蛋白酶抑制物(trypsin inhibitor),在酸性及中性环境下,胰蛋白酶抑制物以1∶1的比例与胰蛋白酶结合,使后者失去生物活性。较低的pH和Ca2+浓度也可防止蛋白水解酶的激活,从而也抑制了依赖胰蛋白酶激活的其他蛋白水解酶的活性,防止蛋白水解酶对胰腺自身的消化。当暴饮暴食引起胰液分泌急剧增加或胰导管痉挛、阻塞时,由于胰液排放受阻、胰管压力增高,导致胰腺腺泡细胞破裂,胰蛋白酶原渗出,进入胰腺间质而被组织液激活,胰腺组织被自身的水解酶消化,引起胰腺炎症和坏死,发生胰腺炎。核酸水解酶在胰液中以酶原的形式分泌,被胰蛋白酶所激活,把核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)水解为寡核苷酸(oligonucleotides)。
2.胰腺分泌的神经和体液调节
胰液的分泌主要受神经和体液因素的调节,以适应机体消化食物的需要。在进食过程中,胰腺的分泌除受神经、体液和食物成分等的调节和影响之外,食物的量、胰腺本身的功能状态、胃排空的速度以及肠腔内环境的变化等都会对胰液的分泌产生影响。
(1)胰液分泌的神经调节:
胰腺由副交感神经和交感神经共同作用,支配胰腺的副交感神经是迷走神经,当食物等刺激引起迷走神经兴奋时,其末梢释放乙酰胆碱(acetylcholine,ACh),作用于胰腺腺泡细胞上的胆碱能受体,促进胰酶的分泌,但对和水分的促进作用较弱。胰腺内交感神经主要分布在血管,当交感神经兴奋时,释放神经递质去甲肾上腺素(norepinephrine,NE),对胰腺的外分泌和内分泌均有抑制效应,同时也降低胰腺对各种刺激物质的反应。交感神经对胰腺分泌的抑制作用可能是通过其兴奋时引起血管收缩,从而减少胰腺内血流量而产生,也可能是其促使胰管收缩,减少胰液流出所致。
(2)胰液分泌的体液调节
1)促进胰液分泌的因素:
促胰液素(secretion)又称胰泌素,是由27个氨基酸残基构成的直链多肽,由小肠上段黏膜S细胞分泌,它主要作用于胰腺小导管上皮细胞促进水和的分泌,导致胰液量增多。促胰液素也可直接作用于胰腺腺泡细胞上的特异性受体,以cAMP为第二信使,促进胰液中胰酶的分泌,但作用较弱。多种因素可刺激促胰液素的分泌,小肠内容物中,盐酸是引起促胰液素分泌的最强刺激物,其次是蛋白质和脂肪酸。胆囊收缩素(CCK)又称促胰酶素(pancreozymin,PZ)、缩胆囊素等,由胃肠道I细胞分泌,是促进胰液中胰酶大量分泌的最重要的激素,食物的消化产物对胆囊收缩素的分泌起了重要的作用。胆囊收缩素的分泌可促进胰腺腺泡细胞分泌多种消化酶,参与物质代谢。同时还具有营养胰腺腺泡细胞,促进胰腺组织中蛋白质和核糖核酸的合成的作用。血管活性肠肽(VIP)是由28个氨基酸残基组成的多肽,其广泛分布于整个消化道,同时也以递质共存现象存在于支配消化道的神经末梢内。其对胰腺的效应类似促胰液素,但其刺激胰腺分泌的作用仅为促胰液素的1/10~1/4。促胃液素(gastrin)也称胃泌素,其对胰酶和分泌的刺激作用较弱,仅在应用大剂量的促胃液素时,才有明显的刺激效应。胰岛素(insulin)可通过直接和间接两条途径促进胰液的分泌。直接途径是在实验室中观察到胰岛素可在转录水平调节胰淀粉酶的合成,给予胰岛素,可引起胰淀粉酶的合成与分泌迅速增加。胰岛素可以引起胆囊收缩素的释放间接导致胰液分泌增加。胰岛素也能刺激胃酸分泌,胃酸进入十二指肠,转而促进胰液的分泌,胰岛素所产生的低血糖又可激发迷走或交感神经的活动,从而促进胰液分泌。胃动素(motilin)能增加胃体和胃窦的动力,但对胃中盐酸及胃蛋白酶的分泌并不影响,动物实验显示其可以促进狗胰液中和胰酶的分泌,但效应较弱。由胰岛PP细胞分泌的胰多肽(PP)分布在整个胃肠道,其中主要在胰腺的外分泌和内分泌部分,小剂量胰多肽对胰液的分泌起促进作用,而大剂量则抑制胰酶和电解质的分泌。而乙酰胆碱(acetylcholine)、多巴胺(dopamine)对胰液的分泌作用则类似于迷走神经、促胰液素的效应。胆盐(bile salt)可使胰酶和分泌增加。钙离子(calcium)能促进基础状态下胰酶的分泌,也可加强外源性促胰液素对胰腺分泌的刺激作用,胞内Ca2+浓度升高,是触发胰酶胰原颗粒分泌的最重要因素。镁离子(magnesium)可促进胰酶的分泌,但的分泌没有改变。除了这些因素可促进胰液分泌外,某些胰蛋白酶及胰蛋白酶样的蛋白水解酶也能促进胰液的分泌。
2)抑制胰液分泌的因素:
抑制胰液分泌的主要因素有肾上腺素(epinephrine,E)和去甲肾上腺素(norepinephrine,NE),这两种物质均能抑制胰腺的基础分泌和刺激性分泌。胰高血糖素(glucagon)可抑制胰酶和的分泌,其作用机制可能与促胰液素竞争受体、升高血糖以及降低血钙有关。生长抑素(SS)又称生长激素释放抑制因子,广泛分布于中枢神经系统和胃肠道中,胃肠道中主要分布在胃和胰岛,对胰酶和的分泌具有抑制效应。另外还有降钙素(calcitonin)、抗利尿激素(antidiuretic hormone,ADH)等。
(二)胰腺的内分泌
胰腺的内分泌部分又称为胰岛,胰岛可分泌多种激素,参与机体新陈代谢的调控,胰岛散在胰腺腺泡组织之间,是直径约20~300µm的实质性细胞团,数量100万~200万,占胰腺体积的1%左右,胰岛由多种细胞构成,这些胰岛细胞按形态和分泌激素的种类主要分为以下几种:①胰岛B细胞,亦称β细胞分泌胰岛素(insulin),占胰岛细胞总数的60%~70%,B细胞是体内胰岛素分泌的唯一来源;②胰岛A细胞,亦称α细胞,分泌胰高血糖素(glucagon),占细胞总数的25%;③D细胞,亦称γ细胞,约占10%,可分泌生长抑素(somatostatin,SS);④还有少量的PP细胞,亦称F细胞,分泌胰多肽(pancreatic polypeptide,PP);此外还有D1细胞分泌血管活性肠肽等,胰腺内分泌功能参与了机体的生长调节和物质代谢(图1-1-13)。
图1-1-13 胰岛
A.正常胰岛细胞分布于腺泡中;B.胰岛有A细胞、B细胞、D细胞、PP细胞、D1细胞五种类型,B细胞分泌胰岛素,A细胞分泌胰高血糖素,D细胞分泌生长抑素,PP细胞分泌胰多肽,D1细胞分泌VIP,此外还有分泌胃泌素的G细胞
1.胰岛素
胰岛素是1889年首次由Minkowski和Mering发现,1892年正式定名,1966年国外多家实验室合成了人胰岛素。其主要的功能是调节血糖,目前还没有任何药物可以替代胰岛素的功能。胰岛素由51个氨基酸残基构成,分子量约6000Da。两条多肽链A链(21个氨基酸)和B链(30个氨基酸)通过两个二硫键连接。正常成年人每日胰岛素分泌量为1.6~2.0mg/dl(40~50U/D),空腹时,血胰岛素水平约40ng/dl,在30~45分钟左右达到高峰。在正常饮食中,胰岛素血清含量一般不超过400ng/dl。胰岛素在血中的半衰期很短,约5~8分钟。在肝、肾及外周组织中,胰岛素被酶灭活或胰岛素受体内化而终止效应。
胰岛素的生物效应主要为两个方面:一是调节代谢,胰岛素是促进机体合成代谢的关键激素,与生长激素、甲状腺激素、皮质激素以及胰高血糖素等相互协调,共同调节机体的新陈代谢,维持机体环境的稳态。二是调节细胞的生长、增殖,抑制细胞的凋亡。胰岛素是唯一能降低血糖的激素,胰岛素对糖的代谢主要是通过促进葡萄糖在组织细胞的摄取、氧化和利用、促进糖原合成并抑制糖原分解、抑制糖异生来降低血糖的浓度。同时,胰岛素可以促进蛋白质及脂肪合成、抑制蛋白质及脂肪分解,还是重要的促生长因子。胰岛素调节了机体的物质代谢和生长,当其分泌障碍或作用减弱时,糖、脂肪以及蛋白质的代谢发生紊乱,会导致血糖浓度异常升高,糖尿病患者常出现酮症酸中毒,机体内产生负氮平衡出现身体消瘦的体征。
在正常机体内,血糖浓度的变化是调节胰岛素分泌的最重要因素,同时神经、体液以及代谢性因素也参与了胰岛素的分泌调节。血糖浓度增高,刺激胰岛素分泌,胰岛素分泌增多反过来降低血糖浓度,血糖和胰岛素相互制约维持了血液中葡萄糖浓度的稳态。在胰岛B细胞内,氨基酸的代谢能刺激胰岛素的分泌,与血糖在刺激胰岛B细胞分泌胰岛素上有协同效应。另外体内多种激素如胃肠激素、生长素、甲状腺素、糖皮质激素和胰高血糖素等均能通过直接或间接途径刺激胰岛素的分泌。胰岛细胞受交感和迷走神经的双重支配。迷走神经兴奋时,释放的ACh作用于B细胞的M受体,直接促进胰岛素的分泌;迷走神经也可通过刺激胃肠激素的释放间接引起胰岛素的分泌。交感神经在胰岛B细胞上有两种受体,分别为α2和β2,交感神经兴奋时释放的去甲肾上腺素(NE)与α2受体结合抑制胰岛素的分泌,和β2结合导致胰岛素分泌增加。
2.胰高血糖素
胰岛A细胞分泌了含29肽的胰高血糖素,其分子量为3485Da。胰高血糖素的血清浓度约50~100ng/L,半衰期5~10分钟,主要在肝内降解,部分在肾脏灭活。胰高血糖素是一种促进分解代谢的激素,具有很强的促糖原分解和糖异生从而升高血糖的作用。血糖浓度是调节胰高血糖素最重要的因素,当血糖浓度下降时,可促使胰高血糖素分泌增高;反之,血糖浓度上升,血中胰高血糖素的水平下降。另外,胰高血糖素能促进脂肪分解。氨基酸能促使胰高血糖素分泌,氨基酸既能刺激胰岛素分泌使血糖浓度下降,又能促进胰高血糖素分泌,使血糖浓度升高,这对维持血糖浓度的稳定具有一定的生理意义。胰高血糖素与胰岛素是调节血糖浓度及糖代谢的最主要的两种激素。胰高血糖素/胰岛素的比值决定了机体中糖、脂肪、氨基酸代谢的变化。当机体需要储备能量时,胰岛素分泌占优势,促进糖原、蛋白质和脂肪合成,促进能源储备;当机体需要动员能量时,胰高血糖素分泌增多,脂肪分解加强,产生大量ATP;糖原分解和糖异生增多,血糖升高,以适应机体对葡萄糖和能量的需要。正常情况下,胰岛素的作用占优势,当胰岛素分泌绝对或相对不足时,胰高血糖素的作用加强。
3.胰岛分泌的其他激素
(1)生长抑素(SS):
在胰岛内由D细胞合成和分泌,以具有生物活性的14肽生长抑素(SS14)为主,分子量16kD,半衰期小于2分钟,是对机体内多种内分泌和非内分泌功能具有广泛抑制作用的激素。研究显示其抑制几乎所有胃肠激素,包括血管活性肠肽(VIP)、促胰液素、胃泌素、缩胆囊素等的释放,从而间接影响胰腺外分泌的功能,同时生长抑素通过旁分泌抑制胰岛素和胰高血糖素的释放。
(2)胰多肽(PP):
是由胰岛PP细胞分泌,含有36个氨基酸残基的直链多肽,它对胰腺外分泌系统抑制作用明显。进食后,胰多肽释放,抑制胰腺分泌胰蛋白酶和碳酸氢盐,对胰腺的基础分泌也有抑制作用。
(3)胰岛淀粉样多肽(islet amyloid polypeptide,IAPP):
也称淀粉素(amylin),由胰岛B细胞分泌,量少,仅占胰岛素分泌的1%。它能抑制胰岛素的分泌,同时具有抗胰岛素生物活性的功能,可导致胰岛素抵抗,也能抑制肌糖原的合成,并促进糖原分解和糖酵解。目前认为胰岛淀粉样多肽、胰岛素和胰高血糖素共同协调了血糖的调节。
(三)胰腺内、外分泌的病理
胰腺的外分泌系统分泌多种消化酶,随胰液进入肠腔,在肠道内被激活后对蛋白质、多糖、脂质、核苷酸等物质进行消化,当胰腺功能下降可引起大多数物质消化障碍。发生炎症或肿瘤时可以导致胰腺腺泡细胞以及导管的损伤、破坏,胰液的外溢,胰酶的异常消化等从而引起一系列的病理改变。成人胰岛内主要由四种内分泌细胞组成,分泌相应的激素。胰腺的各种内分泌细胞可以增生或形成肿瘤等病理性改变,可引起有关激素的过多分泌或功能亢进,也可以变性、萎缩,引起有关激素分泌不足、功能低下。
1.胰腺炎(pancreatitis)
是各种原因引起胰腺酶的异常激活导致胰腺自我消化所造成的胰腺炎性疾病。分为急性和慢性胰腺炎。急性胰腺炎好发于中年男性,往往发生于暴饮暴食之后,或胆道疾病后。
急性胰腺炎又分为急性水肿性胰腺炎和急性出血性胰腺炎。急性水肿性胰腺炎较为多见,胰腺肿大,变硬,间质充血水肿并有中性粒细胞及单核细胞浸润,可发生局限脂肪坏死,腹腔渗出液少,预后也相对较好。急性出血性胰腺炎发病急、病情危重,以广泛出血坏死为特征。肉眼观,胰腺肿大,质软呈无光泽暗红色,胰腺原有的分叶结构消失。胰腺、大网膜及肠系膜等处可见混浊的黄白色斑点(脂肪被胰腺分泌的胰酶分解为甘油和脂肪酸后,又可与组织液中的钙离子结合成不溶性的钙皂),或小灶状脂肪坏死(胰液从坏死的胰组织溢出后,引起脂肪组织酶解坏死。镜下可见胰腺组织大片凝固性坏死,细胞结构不清,间质小血管壁也有坏死,可有大量出血。胰腺周围可有炎性细胞浸润,治疗后可纤维化痊愈,亦可转为慢性胰腺炎。
慢性胰腺炎患者常伴有胆道系统疾病,有时伴糖尿病,肉眼观察,胰腺结节状萎缩,质地硬。切面可见弥漫性纤维化间质增生,胰管扩张,胰腺内灶性坏死,常见假性囊肿形成。镜下,可见胰腺组织广泛纤维化,腺泡和胰腺组织萎缩、消失,间质有淋巴细胞和浆细胞浸润。
2.糖尿病.diabete.mellitus)
是一种体内胰岛素相对或绝对不足或靶细胞对胰岛素敏感性降低,或胰岛素本身存在结构上的缺陷而引起的碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢紊乱的一种慢性疾病。临床表现以多饮、多食、多尿和体重减轻(三多一少)为特征,可并发酮症酸中毒、肢体坏疽、多发神经炎、失明及肾衰竭等。该病的发病率日益增高,是当前世界性的常见病、多发病。糖尿病分为原发性糖尿病(primary diabetes mellitus)和继发性糖尿病(secondary diabetes mellitus)。
原发性糖尿病又分为胰岛素依赖型糖尿病(insulin-dependent diabetes mellitus,IDDM)和非胰岛素依赖型糖尿病(non-insulin-dependent diabetes mellitus,NIDDM)。胰岛素依赖型糖尿病又称为1型或幼年型糖尿病,约占糖尿病的10%,主要特点为青少年发病、起病急、病情重、发展快,胰岛B细胞严重受损,细胞数目明显减少,胰岛素分泌绝对不足,引起糖尿病,易出现酮症,治疗依赖胰岛素。1型糖尿病早期为非特异性胰岛炎,继而胰岛B细胞颗粒脱失、空泡变性、坏死、消失,胰岛变小、数目减少,纤维增生、玻璃样变。研究表明本型是在遗传易感性的基础上由病毒感染等诱发的针对B细胞的一种自身免疫病。非胰岛素依赖型糖尿病又称2型或成人型,约占糖尿病的90%,主要特点为成年发病、起病缓慢、病情轻、发展慢,胰岛数目正常或轻度减少,血中胰岛素可正常,增多或减低,肥胖者多见,不易出现酮症,一般治疗可以不依赖胰岛素。2型糖尿病早期病变不明显,后期B细胞减少、胰岛淀粉样变性。本型病因、发病机制不明确,认为是与肥胖有关的胰岛素相对不足及组织对胰岛素不敏感所致。
继发性糖尿病是指已知原因造成胰岛内分泌功能不足所致的糖尿病,如炎症、肿瘤、手术或其他损伤和某些内分泌疾病(如肢端肥大症、Cushing综合征、甲亢、嗜铬细胞瘤和类癌综合征)等。
3.胰岛细胞瘤(isle.cel.tumor)
又称胰岛细胞腺瘤(islet cell adenoma),20~50岁成年人多见,好发部位依次为胰尾、体、头部,异位胰腺也可发生。肉眼观,肿瘤多为单个,体积较小,圆形或椭圆形,包膜完整或不完整,色浅灰红或暗红,质软、均质,可继发纤维组织增生、钙化、淀粉或黏液样变性和囊性变。光镜下,瘤细胞排列形式多样,呈岛片状或团块状,有的呈脑回状、梁状、索带状、腺泡和腺管状或菊形团样结构,还可以呈实性、弥漫、不规则排列及各种结构混合或单独排列。其间为毛细血管,可见多少不等的胶原纤维分割瘤组织,并可见黏液、淀粉样变性、钙化等继发改变。瘤细胞形态较一致,呈小圆形、短梭形或多角形,细胞核呈圆形或椭圆形、短梭形,染色质颗粒状,可见小核仁、核分裂象少见,偶见巨核细胞。胰腺内分泌肿瘤的良恶性仅从组织、细胞形态学上很难区别,主要取决于有无侵袭周围组织、器官和(或)发生转移。胰岛细胞瘤多数具有分泌功能,已知的功能性胰岛细胞瘤有6种,即胰岛素瘤、胃泌素瘤、高血糖素瘤、生长抑素瘤、血管活性肠肽素瘤和胰多肽瘤。在HE染色切片上不能区别细胞种类,常需特殊染色、电镜及免疫组织化学加以鉴别。
(四)胰腺内、外分泌的相互关系
长期深入的研究表明,胰腺内、外分泌部分不是独立的两部分,而是一个结构与功能上高度整合的器官,在胰腺生理、胰腺疾病的发生发展上,两者相互作用、相互影响。在细胞起源、显微结构和微循环等方面表现出统一的整体性,形成胰岛—腺泡轴。
近年电镜研究表明,无论病理状态下还是在正常情况下,从低等动物到哺乳动物均可见到一种胰腺细胞,其胞质既有酶原颗粒,又有内分泌颗粒。这种细胞称为腺泡—胰岛细胞,即间质细胞。大多数学者认为,间质细胞的存在是胰腺内、外分泌细胞共同起源于内胚层的有力证据。胰岛散在胰腺组织中,介于分泌胰液的腺泡组织之间。电镜观察证实,胰岛和腺泡之间没有完整的包膜,仅有薄层网状纤维分隔,这种结构上的紧密接触使胰岛分泌的激素可通过缝隙连接或旁分泌作用来调节胰腺的功能。国内外对胰腺微循环的研究已基本阐明了胰腺微循环的血管构建以及内、外分泌部分微循环之间的联系。研究结果证实胰腺内、外分泌部分之间在微循环上是统一的整体,胰腺微循环的主要途径和血液流向为:小叶间动脉→小叶内动脉→入岛血管→胰岛血窦→出岛血管(门脉)→腺泡毛细血管网→小叶内静脉→小叶间静脉。其重要特征为胰岛—腺泡门脉系统,表现为:①从微动脉到微静脉之间的血液循环经过内、外分泌两部分,血液流向是从内分泌到外分泌;②从小叶内动脉到小叶内静脉至少经过了两级毛细血管网。在功能方面,许多研究表明胰岛、胰腺泡借助于它们之间的组织和血液循环联系共同构成一个完整的内分泌调节单位,即胰岛—腺泡轴,胰岛分泌的各种激素高浓度、快速、直接地灌注到胰腺腺泡,从而高效地调节腺泡细胞的功能活动,同时在腺泡细胞上找到相应的受体,如胰岛素受体、生长抑素受体等。胰岛素、肠血管活性肽等对腺泡的作用主要是兴奋性的;生长抑素、胰高血糖素、胰多肽等则是抑制性。
胰岛素依赖型糖尿病(IDDM)患者胰岛B细胞功能低下、数量减少,A细胞数量相对增多,功能亢进,在其继发病变中80%~90%患者的胰腺外分泌功能有减退,表现为胰腺内酶含量减少。胰腺对胃肠激素的反应降低,且胰腺外分泌功能降低的严重程度与糖尿病病程呈正相关。糖尿病时胰腺外分泌功能障碍的发生机制尚未完全阐明,研究认为胰岛素缺乏和继发胰高血糖素相对升高是外分泌功能受损的主要原因。近来研究表明,IDDM患者胰岛内各种细胞间调节失衡,导致所分泌激素的量、质和节律改变,进而继发以糖代谢为主的代谢紊乱,对腺泡结构与功能损伤产生协同作用,其作用机制尚待进一步研究。胰腺炎常导致胰岛B细胞的功能受损,急性胰腺炎的患者常见的早期征象是血糖紊乱,其主要原因是各种致病因素使内分泌细胞功能受损、内分泌激素分泌紊乱所致。胰岛素在B细胞内合成且以β颗粒的形式储存,B细胞破坏后,其内大量的胰岛素释放,导致血糖代谢异常。急性胰腺炎的主要病理改变在于腺泡,胰岛的破坏可能继发于外分泌系统的变化。慢性胰腺炎患者继发糖尿病或糖耐量异常是较常见的症状,这是由于慢性胰腺炎发展到后期,胰岛内分泌细胞严重破坏、胰岛素分泌减少所致。慢性胰腺炎病程越长、胰岛细胞受损程度越重。酒精和营养不良对胰岛B细胞有明显的损伤作用,长期饮酒引起的慢性胰腺炎患者中70%~91%糖耐量不正常,胰腺有钙化者更为突出。
胰腺内、外分泌部分,作为紧密联系、高度统一的整体存在,两者的相关性已为人们所广泛认知,为临床内、外分泌系统疾病的诊治提供了新的思路和方向。