2.3 fysiologia
eksokriininen haima syntetisoi ja erittää ruoansulatusentsyymejä auttaakseen nieltyjen proteiinien, hiilihydraattien ja lipidien hajoamisessa. Näitä entsyymejä ovat proteolyyttiset entsyymit kuten trypsinogeeni, kymotrypsinogeeni, prokarboksipeptidaasit A ja B sekä proelastaasi; lipolyyttiset entsyymit kuten triasyyliglyserolihydrolaasi, kolesteroliesterihydrolaasi, fosfolipaasi A2, ko-lipaasi ja haiman lipaasi; ja tärkkelystä pilkkova entsyymi, amylaasi. Nämä proentsyymit varastoituvat sekretorisiin rakeisiin tsymogeeneiksi. Asinaarisolusta vapautumisen jälkeen eri tsymogeenit pysyvät inaktiivisina, kunnes proteolyyttinen pilkkoutuminen, jonka aloittaa ohutsuolen kryptoepiteelin erittämä enterokinaasi (enteropeptidaasi), käynnistää kaskadointiprosessin, jossa kunkin proentsyymin osat pilkkoutuvat tiettyihin kohtiin katalyyttisesti aktiivisen entsyymin tuottamiseksi.
erityksessä on mukana hormonit kolekystokiniini (CCK) akinaarisolujen eritykseen ja sekretiini kanavasolujen eritykseen (mukana on myös jonkin verran säätelyhermomodulaatiota). CCK: n aktiivisin muoto, kahdeksan aminohapon peptidi, joka irtoaa paljon suuremmasta prekursoripeptidistä, vapautuu pullomaisissa CCK-soluissa, jotka ovat täynnä eritysrakeita ja hajallaan suolen epiteelissä, erityisesti pohjukaissuolessa ja proksimaalisessa jejunumissa. Kun ruoansulatuskanavan sisältöä mahalaukusta tulee ohutsuoleen, CCK-solut erittävät basolateraalisesti hormonitoiminnassa kautta Ca2+ – välitteinen magnetointi eritys kytkentä, jonka jälkeen CCK lopulta diffundoituu verenkiertoon lopulta sitoutua CCK-a reseptoreihin basolateraalinen pinnat haiman acinar solujen. Tämä sitoutuminen laukaisee klassisen Ca2+-välitteisen eksitaatio-erityksen kytkennän ja tsymogeenirakeiden apikaalisen eksosytoosin akinaariseen lumeen.
kun otetaan huomioon, että apikaalinen kalvo on vain 5-10% haiman akinaarisolun kokonaispinta –alasta ja että tsymogeenin vapautuminen on melko nopeaa – jopa 1-2 minuuttia stimulaation jälkeen-on olemassa suuri mahdollisuus eräänlaiseen ”liikenneruuhkaan” erityksen aikana, koska kaikkien tsymogeenirakeiden on käytännössä mahdotonta sulautua akinaarisolun apikaaliseen pintaan. Nopeaan eritykseen liittyy rakeiden fuusio syvemmälle asinaarisolusytoplasmaan rakeiden kanssa, jotka ovat jo fuusioituneet apikaalikalvoon (peräkkäinen eksosytoosi), mikä mahdollistaa tsymogeenin hallitun ja tasaisen virtauksen akinaariseen lumeen. Varsinainen fuusio-ja eritysprosessi välittyy VAMP8-proteiinin fuusioituessa apikaalikalvolla olevan ZYMOGEENIRAKEEN sitovan SNAP23: n ulkopinnalle. Syntaksiinin (syn-4) sitoutuminen täydentää prosessia ja mahdollistaa huokosmuodostuksen ja sisällön vapautumisen.
mekanismi, jolla ruoka stimuloi CCK-soluja, on vielä epäselvä, ja se voi vaihdella jonkin verran lajeittain. Joillakin lajeilla on havaittu haimamehussa esiintyvä monitoripeptidi. Tämä proteiini sitoutuu CCK-solun reseptoriin ja laukaisee CCK: n vapautumisen interstitiaalinesteeseen. Tätä monitoripeptidiä hajottaa aktiivisesti trypsiini; vaikka ingestaa ei olisikaan, pohjukaissuolessa on jatkuvasti pieniä määriä aktiivista trypsiiniä monitoripeptidin inaktivoimiseksi. Mahasta saapuvan ruoan boluksen myötä tämä trypsiinijäämä laimenee riittävästi, jolloin valvontapeptidi voi laukaista asinaarisolujen erityksen ennen kuin haimamehussa oleva trypsinogeeni voi aktivoitua muodostaen lisää trypsiiniä. Kun haiman mehussa on riittävästi trypsiiniä aktivoitu sulattamaan sekä ingestan proteiineja että tarkkailemaan peptidiä, CCK: n vapautuminen lakkaa. Trypsiinin estäminen esimerkiksi raa ’ alla soijajauholla tällaisilla lajeilla (esim.Rotalla) johtaa jatkuvaan CCK: n tuotantoon ja lopulta haiman hyperplasiaan.
muilla lajeilla, erityisesti ihmisillä, haimamehussa on toinenkin tekijä, joka näyttää olevan vallitseva vapauttava proteiini. Tämä on CCK: ta vapauttava tekijä (LCRF), jota myös trypsiini aktivoi. Vagaalistimulaatiolla on myös rooli haiman erityksessä, ja se voi olla vastuussa ensimmäisestä pienestä eritysaallosta, joka edeltää kokeellisissa malleissa haimamehun suurempaa ”huuhtelua”. Vagaaliset hermopäätteet vapauttavat CCK: tä stimuloitaessa. CCK: lla on muita rooleja kehossa ja sitä erittävät aktiivisesti autonomiset hermosolut ruoansulatuskanavassa vaikuttaen liikkuvuuteen. CCK: n tärkein tehtävä on stimuloida sapen eritystä pohjukaissuolilumeen lipidien emulgoitumiseksi, jotta haiman mehun eri lipaasientsyymit voivat helpommin hajota. CCK: ta erittävät myös aivojen hermosolut, ja sillä on rooli kylläisyysprosessissa; se vaikuttaa sekä insuliinin että glukagonin vapautumiseen myös haiman saarekesoluista.
kanavasolujen erittymiseen liittyy erilainen prosessi ja erilainen 27-aminohappopeptidihormoni, sekretiini, joka on välttämätön haiman kunnolliselle toiminnalle. Mahalaukusta proksimaaliseen pohjukaissuoleen saapuvan ruokasulan matala pH sekä proteiinin hajoamistuotteet suolessa stimuloivat s-soluja, jotka ovat hajallaan pohjukaissuolen ja proksimaalisen jejunumin epiteelisoluissa, ja vapauttavat sekretiiniä basolateraalisesti interstitiaaliseen tilaan samalla tavalla kuin CCK-solut. Sekretiini diffundoituu verenkiertoon, jossa se lopulta sitoutuu haiman ductulaaristen ja kanavasolujen basolateraalisiin kalvoihin käynnistääkseen bikarbonaattipitoisen vetisen erityksen, joka sisältää suuria määriä kalsiumia, magnesiumia ja fosfaattia.
kloridi, jota vapautuu pieninä määrinä natriumin kanssa asinaarisissa eritteissä, imeytyy tasapainottamaan pohjukaissuoleen vapautuneen haimamehun elektrolyyttikoostumusta. Sekretiini vaikuttaa vastaavasti pohjukaissuolen ja sapen epiteelin alikudosrauhasiin, jolloin ne vapauttavat myös bikarbonaattipitoista vetistä nestettä. Duktaalieritteiden emäksinen pH (yleensä 8-9) neutraloi pohjukaissuoleen menevän ruokasulan happamuuden ja tuottaa sopivan likineutraalin pH: n ja sopivan ionitasapainon kymotrypsiinin, lipaasin ja amylaasin maksimaaliselle toiminnalle. Sekretiini estää myös gastriinin ja suolahapon vapautumista mahasta, mutta laukaisee pepsiinin erityksen mahalaukun pääsoluissa. Kun suolilumen chymen pH nousee, sekretiinin vapautumisen tärkein ärsyke haalistuu ja sekretiinin vapautuminen lakkaa.
haiman tsymogeenierityksen autonominen säätely on epäselvää ja lajista riippuvaista. Parasympaattinen järjestelmä, erityisesti vaguksen keliakiahaara, välittää aktiivista tsymogeenin eritystä erityisesti erityksen aloitus-ja päättymisvaiheissa. Sympaattisella systeemillä on pääasiassa antisekretorinen rooli, oletettavasti säätelemällä parenkyymissä tapahtuvaa verenkiertoa. Asinaarisolujen erityksen vagaalisesti välittyvä stimulaatio asinaaristen muskariinireseptorien kautta on rotilla ja ihmisillä paljon suurempi rooli erityksessä kuin koiralla, jossa CCK on ylivoimaisesti tärkein säätelijä. On huomattava, että vagaalinen stimulaatio voi myös käynnistää bikarbonaattipitoisen vetisen erityksen tiehyt-ja kanavasoluista, mutta pienemmällä ja vähäisemmällä nopeudella. Siksi hermostimulaatiolla näyttää olevan” hienosäätö ” rooli basaalisen erityksen suhteen.
Haimaentsyymit ovat välttämättömiä proteiinien, lipidien ja hiilihydraattien pilkkomisessa niellyissä elintarvikkeissa. Vaikka monet entsyymit eivät ehkä ole vastuussa proteiinien ja hiilihydraattien lopullisesta hajoamisesta aminohapoiksi ja sokerimonomeereiksi, ne palvelevat olennaista tehtävää eli substraattien toimittamista ohutsuolientsyymeille, jotka muodostavat imeytyviä komponentteja. Trypsiini on” pääentsyymi”, joka vastaa muiden haimaentsyymien aktivoitumisesta, lukuun ottamatta amylaasia, joka vapautuu aktiivisessa muodossaan. Haimamehussa oleva trypsinogeeni aktivoituu aluksi enterokinaasin vaikutuksesta trypsiiniksi, minkä jälkeen se aktivoi kymotrypsinogeenin kymotrypsiiniksi, prokarboksipeptidaasit karboksipeptidaaseiksi, proelastaasin elastaasiksi ja erilaiset prolipaasientsyymit aktiivisiksi lipaaseiksi. Trypsiini voi myös aktivoida trypsinogeeniä vahvistamaan sen kokonaisvaikutuksia. Fysiologisissa olosuhteissa tämä aktivaatio tapahtuu pohjukaissuolen luumenissa, kaukana haiman kanavajärjestelmästä ja acinista.