El páncreas, situado en el abdomen craneal, es un órgano glandular que tiene funciones tanto endocrinas como exocrinas. La función endocrina (producción de insulina y otras hormonas) la realizan pequeños grupos de células, los islotes de Langerhans, que constituyen solo el 2 % del parénquima pancreático. Los islotes están completamente rodeados de células acinares (exocrinas) que secretan enzimas digestivas en redes de células ductales.
Las porciones endocrina y exocrina del páncreas están estrechamente relacionadas durante el desarrollo, y las células de los islotes, acinos y conductos surgen de células madre multipotentes llamadas células progenitoras pancreáticas.
Los islotes pancreáticos contienen células alfa, beta, delta y épsilon, cada una de las cuales sintetiza una única hormona polipeptídica. En los perros, las células beta representan aproximadamente el 50 % de las células de los islotes y secretan insulina, las células alfa secretan glucagón, las células delta secretan somatostatina y las células delta secretan grelina.
Los islotes pancreáticos funcionan como discretos órganos microendocrinos. Se distribuyen por todo el páncreas con un patrón característico de interrelaciones celulares para asegurar un equilibrio hormonal apropiado:
Los vasos aferentes y los nervios entran en el islote en la región tricelular periférica. La estrecha relación anatómica de las células alfa, beta, delta y épsilon en esta heterogénea región cortical permite que funcione como un sensor local de glucosa, lo que posibilita una producción coordinada de insulina y glucagón en respuesta a las fluctuaciones de la glucosa en sangre
Las estrechas uniones especializadas entre las membranas de las células endocrinas adyacentes tienden a separar el espacio intercelular y pueden permitir que la somatostatina produzca un efecto inhibidor local directo (paracrino) en la liberación de glucagón e insulina.
La insulina se produce de forma inicial como una única cadena polipeptídica de 81-86 residuos de aminoácido. Esta prohormona (proinsulina) contiene las cadenas A y B de la molécula de insulina, más un péptido conector. La proinsulina se convierte enzimáticamente en insulina antes de almacenarse en los gránulos secretores limitados por una membrana.
La secreción de insulina está estrechamente regulada por la concentración de glucosa en sangre. A diferencia de la mayoría de las otras células, las células beta dependen de la insulina para la entrada de glucosa a través de transportadores de glucosa facilitadores:
Con el aumento de la concentración de glucosa en sangre, la secreción de insulina aumenta de manera gradual, hasta alcanzar finalmente una meseta.
Con la disminución de la concentración de glucosa en sangre, se inhibe la secreción de insulina.
Para la secreción de insulina es necesario una concentración apropiada de calcio extracelular. Los azúcares distintos de la glucosa (fructosa, manosa, ribosa), los aminoácidos (leucina, arginina), las hormonas (glucagón, secretina), los fármacos (sulfonilurea, teofilina), los ácidos grasos de cadena corta y los cuerpos cetónicos también pueden estimular la secreción de insulina en ciertas condiciones.
Las células beta pancreáticas son capaces de responder a un estímulo fisiológico específico liberando la hormona almacenada de forma modulada, en lugar de liberar toda la hormona almacenada de una sola vez.
La insulina afecta directa o indirectamente a la función de todos los órganos del cuerpo. El hígado, las células adiposas y el músculo son los tres objetivos principales de la insulina. La función principal de la insulina es disminuir la concentración de glucosa en sangre inhibiendo la gluconeogénesis, la glucogenólisis, la degradación de los ácidos grasos y la cetogénesis, y estimulando la glucogénesis y la síntesis de proteínas.
Las acciones de la insulina son contrarrestadas por el glucagón, que es secretado por las células alfa. La grelina, secretada por las células épsilon, también influye en el metabolismo de la glucosa al inhibir la respuesta de las células beta a la glucosa, lo que conduce a una disminución de la liberación de insulina.
El glucagón se segrega en respuesta a una disminución de la concentración de glucosa en sangre. Fomenta la movilización de las reservas de nutrientes productores de energía mediante el incremento de la glucogenólisis, la gluconeogénesis y la lipólisis. A concentraciones fisiológicas, el glucagón aumenta la glucogenólisis y la gluconeogénesis hepáticas, lo que incrementa la glucosa en sangre.
La insulina y el glucagón actúan conjuntamente para mantener la concentración de glucosa en los líquidos extracelulares dentro de unos límites relativamente reducidos. Un detector de glucosa en los islotes pancreáticos controla las cantidades relativas de insulina y glucagón secretadas. El glucagón controla la liberación de glucosa del hígado hacia el espacio extracelular y la insulina controla el transporte de glucosa desde el espacio extracelular hacia los tejidos sensibles a la insulina como la grasa, el músculo y el hígado.
La somatostatina, descrita originalmente como la hormona inhibidora de la hormona del crecimiento, afecta a varias zonas del cuerpo al dificultar la secreción de otras hormonas:
En el hipotálamo, inhibe la secreción de hormonas provenientes de la hipófisis, entre ellas la hormona del crecimiento y la hormona estimulante de la tiroides.
En el páncreas, inhibe la secreción de hormonas pancreáticas, como el glucagón y la insulina.
En el tracto GI, disminuye la secreción gástrica y la emisión de hormonas GI, como la secretina y la gastrina.
