Островки поджелудочной железы
Островки поджелудочной железы | |
---|---|
Подробности | |
Часть | Поджелудочная железа |
Система | Эндокринный |
Идентификаторы | |
латинский | островки поджелудочной железы |
МеШ | D007515 |
ТА98 | А05.9.01.019 |
ТА2 | 3128 |
ФМА | 16016 |
Анатомические термины микроанатомии |
Островки поджелудочной железы или островки Лангерганса — это области поджелудочной железы , содержащие ее эндокринные (продуцирующие гормоны) клетки, открытые в 1869 году немецким патологоанатомом Паулем Лангергансом . [ 1 ] Островки поджелудочной железы составляют 1–2% объема поджелудочной железы и получают 10–15% ее кровотока. [ 2 ] [ 3 ] Островки поджелудочной железы расположены плотными путями по всей поджелудочной железе человека и играют важную роль в метаболизме глюкозы . [ 4 ]
Структура
[ редактировать ]В поджелудочной железе здорового взрослого человека имеется около 1 миллиона островков. Хотя островки различаются по размеру, средний диаметр составляет около 0,2 мм. [ 5 ] :928 Каждый островок отделен от окружающей ткани поджелудочной железы тонкой волокнистой соединительнотканной капсулой, которая является продолжением волокнистой соединительной ткани, пронизывающей остальную часть поджелудочной железы. [ 5 ] :928
Микроанатомия
[ редактировать ]Гормоны, вырабатываемые островками поджелудочной железы, секретируются непосредственно в кровоток (по крайней мере) пятью типами клеток. В островках крысы типы эндокринных клеток распределяются следующим образом: [ 6 ]
- Альфа-клетки, продуцирующие глюкагон (20% от общего числа островковых клеток)
- Бета-клетки, вырабатывающие инсулин и амилин (≈70%)
- PP-клетки (гамма-клетки или F-клетки), продуцирующие полипептид поджелудочной железы (<5%)
- Дельта-клетки, продуцирующие соматостатин (<10%)
- Эпсилон-клетки, продуцирующие грелин (<1%)
Было признано, что цитоархитектура островков поджелудочной железы различается у разных видов. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] В частности, в то время как островки грызунов характеризуются преобладающей долей инсулин-продуцирующих бета-клеток в ядре кластера и недостаточным количеством альфа-, дельта- и PP-клеток на периферии, человеческие островки содержат альфа- и бета-клетки в тесной связи друг с другом. по всему кластеру. [ 7 ] [ 9 ]
Доля бета-клеток в островках варьирует в зависимости от вида, у человека она составляет около 40–50%. Помимо эндокринных клеток, существуют стромальные клетки (фибробласты), сосудистые клетки (эндотелиальные клетки, перициты), иммунные клетки (гранулоциты, лимфоциты, макрофаги, дендритные клетки) и нервные клетки. [ 10 ]
Через островки протекает большое количество крови, 5–6 мл/мин на 1 г островка. Его до 15 раз больше, чем в экзокринной ткани поджелудочной железы. [ 10 ]
Островки могут влиять друг на друга посредством паракринной и аутокринной связи, а бета-клетки электрически связаны с шестью-семью другими бета-клетками, но не с другими типами клеток. [ 11 ]
-
Островок поджелудочной железы, окрашенный.
-
Островок поджелудочной железы с альфа-клетками.
-
Островок поджелудочной железы с бета-клетками.
Функция
[ редактировать ]Паракринная : система обратной связи островков поджелудочной железы имеет следующую структуру [ 12 ]
- Глюкоза/инсулин: активирует бета-клетки и подавляет альфа-клетки.
- Гликоген/глюкагон: активирует альфа-клетки, которые активируют бета-клетки и дельта-клетки.
- Соматостатин: ингибирует альфа- и бета-клетки. Также ингибирует секрецию полипептида поджелудочной железы . [ 13 ]
Большое количество рецепторов, связанных с G-белком (GPCR), регулируют секрецию инсулина, глюкагона и соматостатина островками поджелудочной железы. [ 14 ] и некоторые из этих GPCR являются мишенями препаратов, используемых для лечения диабета 2 типа (см. Агонисты рецептора GLP-1, ингибиторы DPPIV).
-
Мышиные островки, иммуноокрашенные на полипептид поджелудочной железы
-
Мышиные островки, иммуноокрашенные на инсулин
-
Мышиные островки, иммуноокрашенные на глюкагон
Электрическая активность
[ редактировать ]Электрическую активность островков поджелудочной железы изучали с помощью патч-кламп- методов. Оказалось, что поведение клеток интактных островков существенно отличается от поведения рассеянных клеток. [ 15 ]
Клиническое значение
[ редактировать ]Диабет
[ редактировать ]островков Бета-клетки поджелудочной железы секретируют инсулин и поэтому играют значительную роль в развитии диабета . Считается, что они уничтожаются иммунными атаками.
Поскольку бета-клетки в островках поджелудочной железы избирательно разрушаются в результате аутоиммунного процесса при диабете 1 типа , врачи и исследователи активно проводят трансплантацию островков как средство восстановления физиологической функции бета-клеток, которая могла бы стать альтернативой полной трансплантации поджелудочной железы или искусственной поджелудочной железы. поджелудочная железа . [ 16 ] [ 17 ] Трансплантация островков стала жизнеспособным вариантом лечения диабета, требующего инсулина, в начале 1970-х годов, и в течение следующих трех десятилетий наблюдался устойчивый прогресс. [ 18 ] Клинические испытания по состоянию на 2008 г. [update] показали, что независимость от инсулина и улучшенный метаболический контроль могут быть воспроизводимо достигнуты после трансплантации трупных донорских островков пациентам с нестабильным диабетом 1 типа . [ 17 ] Альтернативно, ежедневные инъекции инсулина являются эффективным методом лечения пациентов с диабетом 1 типа, которые не являются кандидатами на трансплантацию островковых клеток.
Люди с высоким индексом массы тела (ИМТ) являются непригодными донорами поджелудочной железы из-за больших технических осложнений при трансплантации. Однако можно выделить большее количество островков из-за их большего размера поджелудочной железы, и поэтому они являются более подходящими донорами островков. [ 19 ]
Трансплантация островков предполагает только пересадку ткани, состоящей из бета-клеток, которые необходимы для лечения этого заболевания. Таким образом, это представляет собой преимущество перед трансплантацией всей поджелудочной железы, которая более сложна с технической точки зрения и создает риск, например, панкреатита, приводящего к потере органа. [ 19 ] Еще одним преимуществом является то, что пациентам не требуется общая анестезия. [ 20 ]
Трансплантация островков при диабете 1 типа (по состоянию на 2008 г.) [update]) требует мощной иммуносупрессии для предотвращения отторжения донорских островков хозяином. [ 21 ]
Островки трансплантируют в воротную вену , которая затем имплантируется в печень. [ 19 ] Существует риск тромбоза ветвей воротной вены и низкий показатель выживаемости островков через несколько минут после трансплантации, поскольку плотность сосудов в этом участке после операции на несколько месяцев ниже, чем в эндогенных островках. Таким образом, неоваскуляризация является ключом к выживанию островков, что поддерживается, например, VEGF, продуцируемым островками и эндотелиальными клетками сосудов. [ 10 ] [ 20 ] Однако внутрипортальная трансплантация имеет некоторые другие недостатки, поэтому изучаются другие альтернативные места, которые могли бы обеспечить лучшую микросреду для имплантации островков. [ 19 ] Исследования по трансплантации островков также фокусируются на инкапсуляции островков, иммуносупрессии без CNI ( ингибитор кальциневрина ), биомаркерах повреждения островков или нехватке доноров островков. [ 22 ]
Альтернативный источник бета-клеток, такие как инсулин-продуцирующие клетки, полученные из взрослых стволовых клеток или клеток-предшественников, будет способствовать преодолению нехватки донорских органов для трансплантации. Область регенеративной медицины стремительно развивается и дает большие надежды на ближайшее будущее. Однако диабет 1 типа является результатом аутоиммунного разрушения бета-клеток поджелудочной железы. Следовательно, эффективное лечение потребует последовательного комплексного подхода, сочетающего адекватные и безопасные иммунные вмешательства с подходами к регенерации бета-клеток. [ 23 ] Также было продемонстрировано, что альфа-клетки могут спонтанно менять судьбу и трансдифференцироваться в бета-клетки как в здоровых, так и в диабетических островках поджелудочной железы человека и мыши, что является возможным будущим источником регенерации бета-клеток. [ 24 ] Фактически было обнаружено, что морфология островков и эндокринная дифференцировка напрямую связаны. [ 25 ] Эндокринные клетки-предшественники дифференцируются путем сплоченной миграции и формирования предшественников островков, похожих на почки, или «полуостровов», в которых альфа-клетки составляют внешний слой полуострова, а бета-клетки формируются позже под ними. Криоконсервация обещает улучшить цепочку поставок островков поджелудочной железы для улучшения результатов трансплантации. [ 26 ]
Дополнительные изображения
[ редактировать ]-
Островки поджелудочной железы, более светлая ткань среди более темных, ацинарная ткань поджелудочной железы, гемалум- эозином окраска .
-
Иллюстрация поджелудочной железы собаки. 250х.
-
Структурные различия между островками крысы (вверху) и островками человека (внизу), а также вентральной частью (слева) и дорсальной частью (справа) поджелудочной железы . Различные типы клеток имеют цветовую маркировку. Островки грызунов, в отличие от человеческих, имеют характерное инсулиновое ядро.
Исследовать
[ редактировать ]Каннабиноидные рецепторы широко экспрессируются в островках Лангерганса, и в нескольких исследованиях изучались специфическое распределение и механизмы рецепторов CB1 по сравнению с CB2 в отношении функций поджелудочной железы эндокринных , где они играют важную гомеостатическую роль, поскольку эндоканнабиноиды модулируют β-клеток поджелудочной железы функцию , пролиферацию. и выживаемость, а также инсулина выработка, секреция и резистентность . [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]
См. также
[ редактировать ]- Бетатрофин
- Нейроэндокринная опухоль
- Нейроэндокринная опухоль поджелудочной железы
- «По течению у островов Лангерганса» — повесть Харлана Эллисона.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лангерганс П. (1869). «Вклад в микроскопическую анатомию поджелудочной железы». Вступительная диссертация. Берлин: Густав Ланге .
- ^ Барретт К.Е., Бойтано С., Барман С.М., Брукс Х.Л. (22 июля 2009 г.). Обзор медицинской физиологии Ганонга (23-е изд.). МакГроу Хилл Медикал. п. 316 . ISBN 978-0-07-160568-7 .
- ^ Функциональная анатомия эндокринной поджелудочной железы.
- ^ Пур, Парвиз М.; Стендоп, Йенс; Батра, Суриндер К. (январь 2002 г.). «Являются ли островковые клетки стражами поджелудочной железы?». Панкреатология . 2 (5): 440–448. дои : 10.1159/000064718 . ПМИД 12378111 . S2CID 37257345 .
- ^ Перейти обратно: а б Слейзенгер, под редакцией Марка Фельдмана, Лоуренса С. Фридмана, Лоуренса Дж. Брандта; редактор-консультант Марвин Х. (2015). Патофизиология, диагностика, лечение заболеваний желудочно-кишечного тракта и печени Слейзенгера и Фордтрана (10-е изд.). Сент-Луис, Миссури: Elsevier Health Sciences. ISBN 978-1-4557-4989-8 .
{{cite book}}
:|first=
имеет общее имя ( справка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Элаят А.А.; эль-Наггар ММ; Тахир М; Басам Дахрудж (1995). «Иммуноцитохимическое и морфометрическое исследование островков поджелудочной железы крыс» . Журнал анатомии . 186. (Часть 3) (Часть 3): 629–37. ПМК 1167020 . ПМИД 7559135 .
- ^ Перейти обратно: а б Брисова М., Фаулер М.Дж., Николсон В.Е., Чу А., Хиршберг Б., Харлан Д.М., Пауэрс AC (2005). «Оценка архитектуры и состава островков поджелудочной железы человека с помощью лазерной сканирующей конфокальной микроскопии» . Журнал гистохимии и цитохимии . 53 (9): 1087–97. дои : 10.1369/jhc.5C6684.2005 . ПМИД 15923354 .
- ^ Ичии Х, Инверарди Л, Пилегги А, Молано РД, Кабрера О, Кайседо А, Мессингер С, Курода Ю, Берггрен П.О., Рикорди С (2005). «Новый метод оценки клеточного состава и жизнеспособности бета-клеток в препаратах островков человека». Американский журнал трансплантологии . 5 (7): 1635–45. CiteSeerX 10.1.1.578.5893 . дои : 10.1111/j.1600-6143.2005.00913.x . ПМИД 15943621 . S2CID 234176 .
- ^ Перейти обратно: а б Кабрера О, Берман Д.М., Кеньон Н.С., Рикорди С., Берггрен П.О., Кайседо А. (2006). «Уникальная цитоархитектура островков поджелудочной железы человека влияет на функцию островковых клеток» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (7): 2334–9. Бибкод : 2006PNAS..103.2334C . дои : 10.1073/pnas.0510790103 . ISSN 1091-6490 . ПМЦ 1413730 . ПМИД 16461897 .
- ^ Перейти обратно: а б с Янссон, Лейф; Барбу, Андреа; Бодин, Биргитта; Кинг, Карл Йохан; Эспес, Дэниел; Гао, Сян; Грейпенспарр, Лиза; Келлског, Орьян; Лау, Джоуи; Лильебек, Ханна; Палм, Фредрик (2 апреля 2016 г.). «Кровоток островков поджелудочной железы и его измерение» . Уппсальский журнал медицинских наук . 121 (2): 81–95. дои : 10.3109/03009734.2016.1164769 . ISSN 0300-9734 . ПМК 4900068 . ПМИД 27124642 .
- ^ Келли, Катриона; МакКленаган, Невилл Х.; Флэтт, Питер Р. (2011). «Роль структуры островков и клеточных взаимодействий в контроле секреции инсулина» . Островки . 3 (2): 41–47. дои : 10.4161/isl.3.2.14805 . ПМИД 21372635 .
- ^ Ван, Майкл Б.; Буллок, Джон; Бойл, Джозеф Р. (2001). Физиология . Хагерстаун, Мэриленд: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 391. ИСБН 978-0-683-30603-3 .
- ^ МАРКЕС, Жоана Морейра; НУНЕС, Рут; ФЛОРИНДО, Хелена; ФЕРРЕЙРА, Домингуш; Сарменто, Бруно (2021). «Необходимый путь ИПСК к β- и α-клеткам поджелудочной железы» . Последние достижения в области типов клеток, производных от IPSC . Достижения в биологии стволовых клеток. 4 : 227–256. дои : 10.1016/B978-0-12-822230-0.00002-8 . ISBN 9780128222300 . S2CID 234135648 . Проверено 18 января 2023 г.
- ^ Амистен, С; Салехи, А; Рорсман, П; Джонс, премьер-министр; Персо, SJ (2013). «Атлас и функциональный анализ рецепторов, связанных с G-белком, в островках Лангерганса человека». Фармакол Тер . 139 (3): 359–91. doi : 10.1016/j.pharmthera.2013.05.004 . ПМИД 23694765 .
- ^ Перес-Армендарис М., Рой С., Спрей Д.С., Беннетт М.В. (1991). «Биофизические свойства щелевых соединений между свежерассеянными парами бета-клеток поджелудочной железы мыши» . Биофизический журнал . 59 (1): 76–92. Бибкод : 1991BpJ....59...76P . дои : 10.1016/S0006-3495(91)82200-7 . ПМЦ 1281120 . ПМИД 2015391 .
- ^ Мелоче РМ (2007). «Трансплантация для лечения сахарного диабета 1 типа» . Всемирный журнал гастроэнтерологии . 13 (47): 6347–55. дои : 10.3748/wjg.13.6347 . ПМК 4205453 . ПМИД 18081223 .
- ^ Перейти обратно: а б Хоган А., Пиледжи А., Рикорди С. (2008). «Трансплантация: текущие разработки и будущие направления; будущее клинической трансплантации островков как лекарства от диабета» . Границы бионауки . 13 (13): 1192–205. дои : 10.2741/2755 . ПМИД 17981623 .
- ^ Пьемонти Л., Пиледжи А (2013). «25 лет автоматизированного метода Рикорди для изоляции островков» . ЯчейкаR4 . 1 (1): 8–22. ПМК 6267808 . ПМИД 30505878 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Никлаусс, Надя; Мейер, Рафаэль; Беда, Бенуа; Беришвили Екатерина; Берни, Тьерри (27 января 2016 г.), Стеттлер, Дж.; Христос, Э.; Дием, П. (ред.), «Замена бета-клеток: трансплантация клеток поджелудочной железы и островковых клеток» , Endocrine Development , 31 , S. Karger AG: 146–162, doi : 10.1159/000439412 , ISBN 978-3-318-05638-9 , PMID 26824893 , получено 11 сентября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б Гэмбл, Анисса; Пеппер, Эндрю Р.; Бруни, Антонио; Шапиро, А. М. Джеймс (04 марта 2018 г.). «Путь трансплантации островковых клеток и будущего развития» . Островки . 10 (2): 80–94. дои : 10.1080/19382014.2018.1428511 . ISSN 1938-2014 . ПМЦ 5895174 . ПМИД 29394145 .
- ^ Шатенуд Л. (2008). «Химическая иммуносупрессия при трансплантации островковых клеток - друг или враг?». Медицинский журнал Новой Англии . 358 (11): 1192–3. doi : 10.1056/NEJMcibr0708067 . ISSN 0028-4793 . ПМИД 18337609 .
- ^ Чанг, Чарльз А.; Лоуренс, Майкл С.; Назируддин, Башу (октябрь 2017 г.). «Актуальные проблемы трансплантации аллогенных островков». Современное мнение о трансплантации органов . 22 (5): 437–443. doi : 10.1097/MOT.0000000000000448 . ISSN 1087-2418 . ПМИД 28692442 . S2CID 37483032 .
- ^ Пиледжи А., Кобьянки Л., Инверарди Л., Рикорди С. (2006). «Преодоление проблем, ограничивающих трансплантацию островковых клеток: последовательный комплексный подход». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1079 (1): 383–98. Бибкод : 2006NYASA1079..383P . дои : 10.1196/анналы.1375.059 . ISSN 0077-8923 . ПМИД 17130583 . S2CID 33009393 .
- ^ ван дер Мейлен, Т.; Мавла, AM; ДиГруччио, MR; Адамс, Миссури; Нис, В.; Доллеман, С.; Лю, С.; Акерманн, AM; Касерес, Э.; Хантер, А.Е.; Кестнер, К.Х.; Дональдсон, CJ; Хейсинг, Миссури (2017). «Нетронутые бета-клетки сохраняются на протяжении всей жизни в неогенной нише внутри островков поджелудочной железы» . Клеточный метаболизм . 25 (4): 911–926. дои : 10.1016/j.cmet.2017.03.017 . ПМЦ 8586897 . ПМИД 28380380 .
- ^ Шарон, Н.; Чавла, Р.; Мюллер, Дж.; Вандерхофт, Дж.; Уайтхорн, LJ; Розенталь, Б.; Гюртлер, М.; Эстанбуле, РР; Шварцман Д.; Гиффорд, Дания; Трапнелл, К.; Мелтон, Д. (2019). «Полуостровная структура координирует асинхронную дифференцировку с морфогенезом для образования островков поджелудочной железы» . Клетка . 176 (4): 790–804.e13. дои : 10.1016/j.cell.2018.12.003 . ISSN 0092-8674 . ПМК 6705176 . ПМИД 30661759 .
- ^ Жан, Л., Рао, Дж.С., Сетия, Н. и др. Криоконсервация островков поджелудочной железы путем витрификации обеспечивает высокую жизнеспособность, функцию, восстановление и клиническую масштабируемость для трансплантации. Нат Мед (2022). https://doi.org/10.1038/s41591-022-01718-1
- ^ Бермудес-Сильва, Ф.Дж.; Суарес Дж.; Байшерас, Э.; Кобо, Н.; Баутиста, Д.; Куэста-Муньос, Алабама; Фуэнтес, Э.; Хуан-Пико, П.; Кастро, MJ; Милман, Г.; Мешулам, Р.; Надаль, А.; Родригес де Фонсека, Ф. (1 марта 2008 г.). «Наличие функциональных каннабиноидных рецепторов в эндокринной поджелудочной железе человека» . Диабетология . 51 (3): 476–487. дои : 10.1007/s00125-007-0890-y . ISSN 1432-0428 . ПМИД 18092149 .
- ^ Флорес, Луис Э.; Альзугарай, Мария Э.; Кубилья, Мариса А.; Рашиа, Мария А.; Дель Зотто, Эктор Х.; Роман, Каролина Л.; Субуро, Анхела М.; Гальярдино, Хуан Дж. (октябрь 2013 г.). «Островковые каннабиноидные рецепторы: клеточное распределение и биологическая функция» . Поджелудочная железа . 42 (7): 1085–1092. дои : 10.1097/MPA.0b013e31828fd32d . ISSN 0885-3177 . ПМИД 24005231 . S2CID 36905885 .
- ^ Хуан-Пико, Пол; Фуэнтес, Эстер; Хавьер Бермудес-Сильва, Ф.; Хавьер Диас-Молина, Ф.; Риполь, Кристина; Родригес де Фонсека, Фернандо; Надаль, Анхель (01 февраля 2006 г.). «Каннабиноидные рецепторы регулируют сигналы Ca2+ и секрецию инсулина в β-клетках поджелудочной железы» . Клеточный кальций . 39 (2): 155–162. дои : 10.1016/j.ceca.2005.10.005 . ISSN 0143-4160 . ПМИД 16321437 .
- ^ Фарохния, Мехди (19 февраля 2020 г.). «Влияние перорального, курительного и испарительного каннабиса на эндокринные пути, связанные с аппетитом и обменом веществ: рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое лабораторное исследование на людях» . Перевод Психиатрия . 10 (71): 71. дои : 10.1038/s41398-020-0756-3 . ПМК 7031261 . ПМИД 32075958 .