胰腺生理学

胰腺是具有内分泌和外分泌两种功能的腺体，作为仅次于肝脏的人体第二大外分泌器官，其外分泌部分由腺泡、导管和间质组成，胰腺的外分泌液称作胰液，它是由胰腺的腺泡细胞以及小的导管管壁细胞分泌的，内含重要的消化酶。而胰腺的内分泌部分是胰岛，胰岛细胞可以分泌胰岛素，胰高血糖素，生长抑素和胰多肽等多种内分泌激素，经血液循环作用到机体的各个靶器官，在调节营养物质的代谢中具有重要的作用。

胰液中含有无机物和有机物，胰腺细胞主要分泌胰消化酶，胰腺泡心细胞以及小的导管管壁上皮细胞则分泌碳酸氢盐含量较高而不含酶蛋白的消化液。胰液的消化能力极强。

一、胰液的理化特性和无机物成分

胰液为无色，无臭，透明的液体。因含重碳酸盐，呈碱性，并略带黏性。pH介于7．8～8．2。比重为1．010～1．015，成人每日的分泌量1　000～2　000ml，蛋白质含量为25～50g，其渗透压与血浆相近。

胰液中含水94%～98%，其中无机物的主要成分是电解质，主要的阳离子是钠，钾，钙和镁等离子，各种离子的浓度与血浆近似，但钠离子略高于血浆浓度，而钙离子略低于血浆浓度。胰液中主要的阴离子是碳酸氢根和氯离子。其中碳酸氢根离子的浓度较高。

在胰液的无机物中，各种阳离子的分泌一部分来自胰腺细胞，另一部分则来自细胞外液，钠离子的分泌是主动的，并依赖于Na＋－K＋－ATP酶的活性。胰液中水和碳酸氢盐是通过胰腺中小导管管壁细胞分泌的，此类细胞中的碳酸酐酶可催化二氧化碳离解生成碳酸氢根离子。碳酸氢盐的主要功能是与进入十二指肠的胃酸产生中和反应，避免肠黏膜遭受强酸类物质的侵蚀，同时为小肠内多种消化酶的活动提供一个适宜的pH环境。胰液内碳酸氢盐的分泌与以下几个方面因素有关：①胰液分泌速度的影响，胰液分泌的速度增加，则胰液中碳酸氢根离子的浓度也升高，反之，胰液中碳酸氢盐浓度就降低；②机体酸碱情况的影响，若机体处在代谢性酸中毒时，胰液中碳酸氢盐的浓度随血浆碳酸氢盐浓度的降低而下降，当处在代谢性碱中毒时，胰液中的碳酸氢盐浓度则升高，具有一定的保碱或排碱作用，对维持机体内的酸碱平衡发挥着一定作用；③胰液中主要阴离子氯离子的相互影响，当碳酸氢盐浓度增高，Cl－的浓度则降低，反之Cl－的浓度则升高。

二、胰液的有机物成分

胰腺中的有机物主要是蛋白质，其中含有多种消化酶，这些酶几乎可以消化各种食物，能将淀粉分解成麦芽糖；将脂肪分解为甘油和脂肪酸；将蛋白质分解成氨基酸。因此这些消化酶一旦缺乏，就可能造成机体的消化不良，引起碳水化合物、蛋白质和脂肪的分解障碍，并继发性地导致其他一些物质（脂溶性的维生素A、维生素D、维生素E和维生素K）的吸收不良。当胰腺发生炎症时，由于胰管受阻，血中各种胰酶（如胰淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶、磷脂酶A等）浓度增加，尿中某些胰酶（如胰淀粉酶等）排泄也增多。按照胰酶所作用的物质不同，可分为以下几类。

1．碳水化合物分解酶　包括淀粉酶，麦芽糖酶和乳糖酶等。其中胰淀粉无需激活即可将淀粉分解成麦芽糖，而麦芽糖酶和乳糖酶则可分别将麦芽糖和乳糖分解为葡萄糖或果糖。当肾功能不全时，由于肾小球滤过率降低，胰淀粉酶在机体内聚积，引起淀粉酶与肌酐清除率（Cam／Ccr）比值升高。

2．蛋白分解酶　包括胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶、核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、胶原酶和氨基肽酶等。一般情况下，胰液中的蛋白酶均以无活性的蛋白酶原形式存在。当胰蛋白酶原在胃酸或肠激酶的激活下，或通过自身和组织液的激活，可以迅速转化为具有很强活性的胰蛋白酶，一方面可以分解蛋白质，另一方面还能激活糜蛋白酶、弹性蛋白酶、核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、胶原酶和氨基肽酶，并进而消化蛋白纤维或核酸等机体中的蛋白成分。在临床上胰头部的胰瘘和十二指肠瘘多伴有严重的瘘口周围皮肤糜烂，而胰尾部胰瘘则不引起严重的皮肤糜烂，正是有无激活的胰蛋白酶的缘故。

3．脂肪分解酶　包括脂肪酶、脂酶、磷脂酶A和卵磷脂酶等。其中脂肪酶可将脂肪分解为甘油和脂肪酸，磷脂酶A可水解卵磷脂，卵磷脂酶又能将卵磷脂水解成甘油磷酰胆碱。

除此之外，胰酶中还存有一定的胰蛋白酶抑制因子，可以与胰蛋白酶结合并使其灭活。因为这种多肽在胰腺中的含量甚少，故一旦发生胰腺炎症时大量的胰酶不能得以灭活，从而导致胰腺的广泛炎症。

三、胰液分泌的调节

胰腺的外分泌调节受神经和激素的双重调节，但两者不是孤立的，而是相互联系的。人类胰液的分泌是持续不断的，但十二指肠内无食糜存在时，胰腺仅有少量的胰液分泌，进食后胰液分泌即开始。测定胰液的分泌量，检测胰液中碳酸氢盐和胰酶的含量，可以估计胰腺的外分泌功能，并有助于某些胰腺疾病的诊断。

胰液分泌的神经调节分为头相（神经相）、胃相和肠相。①头相：食物的色，香，味刺激和相应的声音或咀嚼运动，均可通过非条件性和条件性反射引起迷走神经的兴奋，使胰液分泌，促使胰酶从腺细胞排入腺泡和腺腔。此相胰液分泌的特点是胰酶的含量较高，而碳酸氢盐和水的含量较少。②胃相：食物进入胃后，使胃膨胀，对胃产生机械刺激，直接兴奋迷走神经，促使胰液的分泌增加，并通过幽门黏膜的反射刺激胃窦部和十二指肠的G细胞分泌胃泌素，进一步增加胰液的分泌，加强头相的反射作用。③肠相：胃的酸性食糜刺激十二指肠球部和空肠上段分泌胰泌素（secretin）和缩胆囊素（CCK－PZ），使胰液的分泌增加。此相中由于胰泌素作用于胰腺小导管上皮细胞分泌大量的水和碳酸氢盐，故胰酶的含量较低。

胰液的分泌受多种激素的调节，主要有以下两类。①刺激胰液分泌的激素：包括胰泌素、缩胆囊素、胃泌素、血管活性肠肽、蛙皮素、胃动素和胰岛素等。其中胰泌素为一种具有25个氨基酸组成的多肽类物质，其分泌细胞分布在十二指肠和空肠的上段，主要生物学特性是通过作用于胰管的上皮细胞，分泌大量的碳酸氢盐和水分，但胰泌素刺激分泌的胰液中钙离子的含量相对较低。缩胆囊素为一种具有33个氨基酸组成的多肽，其分泌细胞大多数分布在空肠，缩胆囊素的功能主要是刺激胰酶的分泌，并促进胆囊的收缩和胆总管括约肌的松弛，有利于胰液的排出，与胰泌素不同的是缩胆囊素所刺激分泌的胰液中钙离子的含量较高。因此，在慢性胰腺炎的发病过程中，由于胰液中钙离子的含量增加，导致慢性胰腺炎常伴有胰腺钙化和胰管结石。胃泌素是胃肠道的G细胞和胰岛细胞分泌的一种多肽类激素，G细胞以胃窦部、十二指肠和空肠的上段最多见。其作用除刺激胃酸分泌外，还可以促进胰腺的外分泌功能，增加碳酸氢盐的分泌。②抑制胰液分泌的激素：包括胰高血糖素、胰多肽、降钙素、生长抑素和前列腺素等。其中降钙素是甲状腺滤泡旁细胞分泌的激素，具有降低血钙的作用，同时也能对胰泌素和缩胆囊素的生理功能产生抑制作用，从而抑制胰液的分泌，但此作用并不伴随血钙的降低。此外，在动物实验中表明前列腺素一方面可以降低胰腺的血流量，减少胰液的分泌，另一方面还能抑制胰泌素的生理活性，进一步降低胰液的分泌量。有关其他激素对胰腺外分泌的影响将在以下内容中详细叙述。

总之，胰液的外分泌是受神经体液激素的调节，既有中枢神经系统的调节，也有体液激素的作用。中枢神经系统可以对激素的分泌产生刺激或抑制作用，同时激素的生理效应又能影响中枢神经系统的调节。因此，胰腺的分泌调节是多方面复杂的机制。

胰腺所分泌的内分泌激素有许多种类，虽然胰岛的Longerhan细胞只占胰腺实体的2%，但胰腺中至少含有五种主要的胰岛细胞，并由此分泌几种重要的消化道内分泌激素，主要包括以下几种。

1．胰岛素　胰岛素于1889年发现，1921年提取成功，是由胰腺的B细胞分泌所得。它是一种含21个氨基酸的A肽链和30个氨基酸的B肽链组成的可溶性蛋白质激素。空腹情况下，正常血中胰岛素的浓度为20mU／ml，进食后可增加到50～150mU／ml。胰岛素在机体正常生理活动中起着重要作用，它是调节机体各种营养物质代谢的主要激素之一，可以促进供能物质——糖类（碳水化合物）和脂肪的储存，促进蛋白质和核酸的合成，以维持机体的正常代谢和生长。

胰岛素的释放和调节受多种因素的影响，其中血糖是调节胰岛素分泌的最重要的因素，血糖浓度增加，胰岛素的分泌也增加，反之，则减少。当血中氨基酸或游离脂肪酸增加时，胰岛素的分泌也增加。此外，许多激素也可以直接或间接地对胰岛素的分泌产生影响，如胰高血糖素、胃泌素和胆囊收缩素等可以促进胰岛素分泌增加，肾上腺素则可抑制胰岛素的释放，生长素和糖皮质激素则可通过提高B细胞对氨基酸刺激的敏感性间接地增加胰岛素的分泌。在胰岛素释放的调控机制中，神经调节也是十分重要的因素，刺激丘脑下部腹外侧核或副交感神经兴奋时，胰岛素分泌增加，但刺激丘脑下部腹内侧核或交感神经兴奋时，胰岛素分泌减少。

当胰岛素缺乏时，可以引起明显的代谢障碍，血糖增高，尿糖排泄也增加，成为糖尿病。但出现功能性胰岛B细胞瘤时，血中胰岛素水平升高，又可引起阵发性低血糖症。

2．胰高血糖素　胰高血糖素于1923年提取成功，是由胰腺的A细胞分泌的，由29个氨基酸组成的多肽激素。正常人血浆中的胰高血糖素的浓度为50～100ng／L。其生理作用主要表现为促进糖原分解和糖原异生作用，增加血糖；促进氨基酸的脱氨基作用，有利于糖原异生作用；促进三酰甘油的分解；抑制胃泌素和胰液的分泌，增加胆汁和肠液的分泌；抑制胃肠蠕动，抑制肠黏膜对水和盐的吸收，刺激胰岛素，降钙素和甲状腺素的分泌。

机体内胰高血糖素分泌的调节是多方面的。血糖浓度是调节胰高血糖素分泌的重要因素，两者之间存在着负反馈关系，当血糖浓度增加，胰高血糖素的水平则下降。某些氨基酸浓度的升高也可以促进胰高血糖素的分泌。一些激素也能够对胰高血糖素的分泌产生一定的影响，如胰泌素和生长抑素可以抑制胰高血糖素的分泌，而儿茶酚胺和糖皮质激素则可以促进胰高血糖素的分泌增加。神经系统对胰高血糖素分泌的影响表现为交感神经兴奋可以促进胰高血糖素的释放，而副交感神经兴奋则抑制胰高血糖素的分泌。

临床上发生胰高血糖素瘤时，可以引起大量的胰高血糖素的释放，从而导致高血糖皮肤综合征。

3．生长抑素　生长抑素于1972年提取成功，广泛存在于中枢神经系统中的下丘脑和下丘脑外的脑组织，以及末梢神经、胰腺、消化道、甲状腺、颌下腺、肾上腺、视网膜及胎盘等多种组织中，其中以神经系统和消化道的含量最高。在胰腺主要是由胰腺D1细胞分泌所得，是一种由14氨基酸组成的多肽。其生理作用是抑制胰岛素和胰高血糖素的分泌；抑制多种胃肠道激素（如胰泌素、缩胆囊素、胃泌素、胰多肽和肠抑胃肽等）的分泌，使胰腺的外分泌减少；抑制生长激素和促甲状腺素的分泌；抑制胃，胆囊和小肠的蠕动，减少胃肠道血流和小肠对多种营养物质包括水的吸收。

临床上发生胰生长抑素瘤时，由于大量的生长抑素释放，可以导致以胆结石、糖尿病和消化不良为主的生长抑素瘤综合征。

4．胰多肽　胰多肽是1968年发现和提取的，存在于胰岛和胰腺外分泌组织中，少量存在于胃肠黏膜，由PP细胞分泌所得。是一种由36个氨基酸组成的直链多肽类激素。正常人空腹血清中胰多肽的含量很低，但进食后即迅速升高。其主要的生理作用与生长抑素一样均属于抑制性激素，如抑制胰酶和胰液的分泌；增加胆总管和肝胰壶腹括约肌的张力，减少胃动素的分泌，使胆囊松弛，其作用与缩胆囊素相反，从而缓解后者的生理活性，使胰液和胆汁不致分泌过多。

5．血管活性肠肽　血管活性肠肽发现于1967年，存在于中枢和自主神经系统中的神经元细胞和突触小泡内，分布遍及整个消化道，以十二指肠和结肠含量最高，其次是回肠，是由肠黏膜和胰腺的D1细胞分泌所得，由28个氨基酸组成的碱性多肽类激素。正常空腹血清浓度小于50ng／L。其主要的生理作用包括刺激胰液的分泌；增加内脏血流量；促进胰岛素和胰高血糖素的分泌；抑制胃酸的分泌。临床上发生血管活性肠肽瘤后，胰岛D1细胞大量分泌血管活性肠肽，导致以水样腹泻，低钾和胃酸过少为特征的WDHA综合征。