Fizjologiczna zależność czynnościowa

Zależność czynnościowa pomiędzy komórkami A, B i D wysp trzustkowych jest wynikiem omówionych w poprzednich podrozdziałach mechanizmów działania hormonów wydzielanych przez poszczególne komórki. Pomiędzy komórkami A i B oraz A i D zachodzi ujemne sprzężenie zwrotne, co oznacza, że glukagon pobudza wydzielanie insuliny i somatostatyny, natomiast oba te hormony hamują wydzielanie glukagonu. Nieco inna jest prawdopodobnie zależność pomiędzy komórkami B i D; somatostatyna wyraźnie zmniejsza wydzielanie insuliny, jednak wpływ insuliny na czynność komórek D jest pośredni i wynika z ogólnych wpływów metabolicznych tego hormonu (lub jego niedoboru). Nowsze badania przemawiają także za istnieniem ujemnego sprzężenia zwrotnego pomiędzy komórkami PP i D; polipeptyd trzustkowy pobudza wydzielanie somatostatyny, zaś somatostatyna hamuje stymulowane wydzielanie PP. Oprócz tych zależności dla integracji czynnościowej wysp trzustkowych istotne znaczenie ma ich swoista architektura. U człowieka komórki B stanowią część centralną (i największą) wyspy, natomiast komórki A lub PP mieszczą się na obwodzie, zaś komórki D tworzą cienką warstwę pomiędzy skupieniami komórek A i B, w sumie jednak kontaktują się bezpośrednio z większą (proporcjonalnie) liczbą komórek A niż B. Jedynie hormony wydzielane przez komórki A i B — glukagon i insulina — wywierają bezpośrednie działanie metaboliczne. Wpływając przeciwstawnie na te same substraty, kierują ostatecznie ich przemianę w stronę wyznaczoną przez aktualną sytuację energetyczną organizmu. W istocie rzeczy to przeciwstawne działanie hormonów wydzielanych przez komórki A i B sprawia, że ich funkcje się wzajemnie uzupełniają. Ilustruje to najlepiej ich wpływ na przemianę węglowodanów: glukagon zwiększa napływ wolnej glukozy z wątroby do krwi i przestrzeni zewnątrzkomórkowej, zaś insulina zwiększa pobieranie tego cukru i wykorzystanie go w tkankach, co ostatecznie ustala homeostazę glikemii, tak istotną dla prawidłowej czynności ośrodkowego układu nerwowego i innych tkanek i narządów. Zdolność adaptowania się komórek A i B do aktualnych potrzeb metabolicznych jest bardzo duża, czego wyrazem jest szeroki zakres zmian u zdrowego człowieka stosunku stężeń molarnych insuliny i glukagonu (I/G) w osoczu. Glukagon działa metabolicznie silniej niż insulina i w warunkach normalnego odżywiania stosunek I/G w osoczu wynosi około 4,0, w stanie głodu może się jednak zmniejszyć 10-krotnie, zaś po spożyciu glukozy wyraźnie się zwiększa. Na czczo, w warunkach oddawania glukozy przez wątrobę do krwi, jest on wykładnikiem działania glukagonu, natomiast jego wzrost po posiłkach dowodzi dominującego działania insuliny. W stanach chorobowych, w których dochodzi do zaburzenia czynności wysp trzustkowych, stosunek I/G w osoczu ulega trwałym zmianom i nie dostosowuje się do aktualnej podaży i zapotrzebowania na substraty energetyczne i strukturalne w takim stopniu, jak u ludzi zdrowych. Pociąga to za sobą określone konsekwencje metaboliczne: zwiększenie stosunku I/G w osoczu wskazuje na przewagę procesów anabolicznych, natomiast jego zmniejszenie dowodzi przewagi procesów katabolicznych. Znacznie trudniej jest określić fizjologiczną funkcję komórek D i PP w wyspach trzustkowych. Wydzielane przez nie hormony — somatostatyna i polipeptyd trzustkowy — nie mają bezpośredniego wpływu na przemianę węglowodanów, tłuszczów i białek, natomiast poza wyżej wymienionym wpływem na komórki A i B działają także na czynność żołądka, jelit, dróg żółciowych i części gruczołowej trzustki. Jak dotąd, dokładniej potrafiono zdefiniować funkcję komórek D. Uważa się, że wydzielana przez nie somatostatyna integruje czynność komórek A i B oraz ją koordynuje z procesem trawienia i wchłaniania składników pożywienia. Hormon ten hamuje czynność komórek A i B, a także PP, na razie jednak nie są znane mechanizmy, które kierują jego wpływ na określoną populację komórek. Znacznie silniejszy, a zarazem krótkotrwały, efekt hamowania przez somatostatynę czynności komórek A oraz swego rodzaju „obligatoryjność” sąsiedztwa komórek A i D przemawiają za tym, że w integrowaniu czynności wyspy przez komórki D przeważa hamowanie przez nie komórek A nad analogicznym wpływem na komórki B. Umiarkowana hiperglikemia, którą spotyka się dość często w przypadkach somatostatinoma, jest następstwem bardziej długotrwałego hamowania komórek B przez bardzo duże stężenie somatostatyny i jest zjawiskiem niefizjologicznym. Jest też prawdopodobne, że somatostatyna wytwarzana w komórkach D wysp trzustkowych może działać na drodze dokrewnej poza obszarem wysp, przy czym działanie to ma również na celu zapewnienie prawidłowego funkcjonowania tych ostatnich. Wzmożenie wydzielania somatostatyny po posiłku przyczynia się do zwolnienia pasażu i trawienia składników pożywienia w przewodzie pokarmowym, a tym samym ogranicza stymulujący wpływ ich wchłaniania (GIP) i wzrostu ich stężenia we krwi na czynność komórek B i dostosowuje przebieg tych procesów do sprawności czynnościowej tych komórek. Można przypuszczać, że podobną funkcję pełni także PP, który może hamować wydzielanie soku trzustkowego i żółci bezpośrednio, lub też przez stymulację wydzielania somatostatyny w komórkach D wysp trzustkowych. Jest sprawą otwartą, czy oddzielne unaczynienie tylnej części głowy trzustki, gdzie w wyspach trzustkowych skupiona jest większość komórek wydzielających PP, odgrywa rolę w przekazywaniu sygnałów z wysp za pośrednictwem tego peptydu.