Панкреатическая клетка
Панкреатическая клетка | |
---|---|
![]() Мышиные поджелудочные островки Потенциальная область, где проживают предшественники поджелудочной железы | |
Подробности | |
Предшественник | Вышечной эндодерма |
Идентификаторы | |
латинский | Клеточная поджелудочная железа |
Тур | H2.00.01.0.00005 |
Анатомические термины микроанатомии |
Клетки-предшественники поджелудочной железы представляют собой мультипотентные стволовые клетки, происходящие из развивающейся передней эндодермы , которые способны дифференцироваться в линии, специфичные предшественники, ответственные за развивающиеся поджелудочной железы . [ 1 ] [ 2 ]
Они вызывают как эндокринные, так и экзокринные клетки. Экзокринные клетки составляют ацинарные клетки и протоковые клетки . Эндокринные клетки составляют бета-клетки , которые производят инсулин , альфа-клетки , которые выделяют глюкагон , дельта-клетки, которые выделяют соматостатин и PP-клетки, которые выделяют полипептид поджелудочной железы . [ 3 ]
Было показано, что клетки -предшественники поджелудочной железы возникают из -за клеток, происходящих из развивающейся передней части во время развития млекопитающих. [ 4 ] [ 5 ] В развивающемся эмбрионе было замечено на стадии E9.0 по E9.5, что существует кластер клеток, которые вызывают поджелудочную железу. Эти кластеры были охарактеризованы, чтобы показать мультипотентные свойства. [ 6 ]

Разработка
[ редактировать ]Поджелудочная железа является органом эндодермального происхождения. Эндодерма , является одним из трех слоев зародышей которые составляют развивающий эмбрион . Происхождение ткани поджелудочной железы происходит от дорсальных и вентральных аспектов задней передней части. Их можно наблюдать при E9.0 до E9.5 во время эмбрионального развития . Слияние этих почек происходит во время вращения развивающейся кишки. Переплаченная и разработанная поджелудочная железа состоит из секретирующих клеток поджелудочной железы ( экзокринные клетки), транспортирующих ферментных ферментов клеток (протоковые клетки) и продуцирующих гормон клетки ( эндокринные клетки). Эти эндокринные клетки развиваются в отдельных областях в поджелудочной железе, известной как островки.

У людей дорсальный бутон можно наблюдать через 26 дней после устранения. Тем не менее, островковые клетки могут наблюдаться только через 52 дня после оплодотворения. Развитие бета -клеток предшествует развитию других эндокринных клеток на островках. Все островки могут наблюдаться в первом триместре у человека. Это изменение в развитии подтипов островковых клеток обусловлено дифференциальной экспрессией генов и путями индукции клеток -предшественников. [ 7 ]
Локации
[ редактировать ]Эксперименты по трассировке генетического происхождения были проведены различными исследовательскими группами, чтобы показать, что клеточные кластеры, происходящие из развивающегося передней части, экспрессируют транскрипционный фактор, называемый PDX1 (поджелудочная железа и двенадцатиперстная кишка Homeobox 1). Было показано, что этот фактор транскрипции приводит к мультипотентным линиям стволовых клеток, способствующих эндокринным, экзокринным и протоковым клеткам поджелудочной железы. Было показано, что эти ячейки пространственно расположены на кончике ветвящегося дерева поджелудочной железы. Позже, как показано, эти клетки происходят из дорсального бутона развивающейся поджелудочной железы. [ Цитация необходима ]
PDX1 принимается как самый ранний маркер для дифференциации поджелудочной железы. Было показано, что PDX1 является маркером для всех клеток-предшественников поджелудочной железы и средней кишки. Экспрессия PDX1 является эмпирическим для стимулирования развивающейся поджелудочной железы после стадии зачатки, где развиваются два почки (дорсальные и боковые) незрелых поджелудочной железы. Было показано, что передача сигналов Notch регулирует количество экзокринных и эндокринных клеток в поджелудочной железе, но не без присутствия PDX1. [ 8 ] [ 9 ] Передача сигналов Notch позволяет расширить предшественников поджелудочной железы путем процесса бокового ингибирования . [ 10 ]
Было показано, что эти клетки имеют 28 генов, регулирующих клеточный цикл, которые должны быть активированы, показывая, что это пролиферативные клетки, которые имеют способность заменить и привести к множеству клеточных популяций в поджелудочной железе. [ 11 ] [ 12 ]

Регулирование спецификации
[ редактировать ]Было показано, что предшественники поджелудочной железы возникают в результате ранней экспрессии гена MNX1 /HLXB1 (моторный нейрон и поджелудочный гомобокс 1). Было показано, что экспрессия MNX1 важна для развития дорсального PDX1, следовательно, выступая в качестве необходимого транскрипционного фактора для спецификации эндодермы над надписью в PDX1, экспрессирующие предшественники поджелудочной железы. Аналогичным образом, другой набор генов GATA4 (GATA -связывающего белка 4) и HNF1B /TCF2 (ген HNF Homobox B) необходим для развития вентральной бутоны развивающейся поджелудочной железы. Эти гены регулируют экспрессию MNX1 в вентральном зачатке, что приводит к спецификации развития клеток -предшественников поджелудочной железы, экспрессирующих PDX1. Один ген onecut1 /hnf6 (фактор транскрипции семейства доменного домена) также отвечает за своевременную экспрессию PDX1 как в вентральных, так и в дорсальных почках. Следовательно, экспрессия этого белка также способствует образованию этих предшественников поджелудочной железы, экспрессирующих PDX1. Здесь важно отметить, что развивающиеся дорсальные и вентральные пород характеризуются как эндодерма, и только до того, как экспрессия PDX1 (спецификация эндодермы к мультипотентному состоянию стволовых клеток) происходит эндодерма к предшественнику поджелудочной железы.
Переменное число генов показывает множественные маршруты индукции развивающейся эндодермы , по сути в пределах эндодермы (например, передача сигналов Notch) или из соседней сердечной мезодермы ( Sonic Hedgehog ингибирование белка с помощью фактора роста фибробластов ). [ 13 ] [ 14 ]
Дифференциал предшественников поджелудочной железы от печеночных предшественников также заметен, поскольку HHEX1 (гематопоэтично экспрессированный ген гомеобокс) отвечает за происхождение клеток -предшественников поджелудочной железы. В отсутствие HHEX (у HHEX двойных отрицательных мышей) печень развивается, но не в поджелудочной железе, показывая, что HHEX допускает дивергентную спецификацию предшественника поджелудочной железы, а не позволяет образованию печеночного предшественника. [ 15 ] [ 16 ]
Разработка линий
[ редактировать ]Клетки -предшественники поджелудочной железы обладают способностью дифференцироваться как в эндокринные, так и экзокринные предшественники. [ 17 ]
Эндокринная линия
[ редактировать ]Эндокринные предшественники представляют собой преданную группу предшественников, которые развиваются во все эндокринные клетки в поджелудочной железе. Эндокринные линии развиваются в дельта-клетки , PP-клетки, эпсилонские клетки, бета-клетки и альфа-клетки . Альфа -клетки продуцируют глюкагон , а бета -клетки продуцируют инсулин . Инсулин и глюкагон -антагонистически регулируют гомеостаз глюкозы в организме млекопитающих. ПП-клетки продуцируют полипептид поджелудочной железы, который является регулятором эндокринной и экзокринной выделения в поджелудочной железе и кишечнике. Дельта -клетки, которые продуцируют соматостатин , который представляет собой гормон роста, ингибирующий гормон и выполняет важную функцию в регуляции выработки гормонов из передней гипофизы. Эпсилонские клетки продуцируют грелин (гормон голода), который является нейропептидом, который действует на гипоталамический центр мозга, где он объединяется с GHSR (рецепторы секретагога гормона роста) и опосредует голод. [ 18 ]
Экзокринная родословная
[ редактировать ]Экзокринная клетка -предшественника развивается в клетки -предшественники, экспрессирующие амилазу. Эти клетки могут быть идентифицированы в тканях, чтобы быть секреторными по своей природе и способствовать выработке ферментов поджелудочной железы. [ 19 ]
Протоковая линия
[ редактировать ]Протоковые предшественники представляют собой группу предшественников, которые развиваются в протоковые клетки в поджелудочной железе. Эти клетки выстраивают воздуховоды, а также происходят из предшественников поджелудочной железы. [ 20 ] [ 21 ]
Маркеры
[ редактировать ]Показано, что эндодермальные предшественники экспрессируют HNF6 и HNF1B, следовательно, являются клетками HNF6+/HNF1B+. Из -за подавления передачи сигналов Sonic Hedgehog развиваются клетки -предшественники поджелудочной железы и вызывают множественные клеточные линии. Клетки -предшественники поджелудочной железы представляют собой NKX2.2+/NKX6.1+/P48+клетки. [ 22 ]
Эндокринные клетки
[ редактировать ]Эндокринные клетки -предшественники развиваются из клеток -предшественников поджелудочной железы под влиянием NGN3 (нейроген 3). Это приверженность судьбы клеток обусловлено экспрессией SOX9 (FRY-связанный SRILED HMB-фактор транскрипции 9) и подавление передачи сигналов Notch. Следовательно, клетки -предшественники поджелудочной железы являются, следовательно, NGN3+/Neurod+/IA1+/ISL1+/ Pax6 +клетки. Затем эти клетки развиваются в прокурсурсоры бета-клеток под влиянием PAX4. Бета-клеточные прокюрсоры являются MAFB+/PDX1+/NKX2.2+клетки. Эти прокурсоры бета-клеток определяются для образования предшественников бета-клеток, экспрессирующих PAX1. [ 23 ] Наконец, предшественники бета-клеток разразились в зрелые бета-клетки для взрослых, которые являются PDX1+/NKX2.2+/NKX6.1+/pax6+/neurod+/mafa+. [ 24 ]
Эндокринные клетки-предшественники также развиваются в прокурсоры дельта-клеток, экспрессирующие PAX4 и PAX6. Затем они образуют клетки предшественника Delta Cell Cell. Эти предшественники дельта -клеток разразились в дельта -клетки, которые являются BRN+/Pax6+. [ 25 ]
Кроме того, эндокринные клетки-предшественники также образуют прокурсоры клеток NKX2.2+ PP, которые затем определяются для образования PP+ (PANCREATIC POLIPEPTIDE), а затем PP-клеток. Эндокринные предшественники также ответственны за образование клеток эпсилона. [ 26 ]
Экзокринные клетки
[ редактировать ]Эти клетки -предшественники развиваются из клеток -предшественников поджелудочной железы и являются клетками P48+. Эти клетки развиваются в амилазу+/P48+ зрелые экзокринные клетки. [ 27 ]
Протоковая клетка
[ редактировать ]Эти клетки экспрессируют HNF6 и происходят из клеток -предшественников поджелудочной железы. Они своеобразны, поскольку их морфология и характеристики аналогичны линии клетки -предшественника поджелудочной железы. Предшественники протоковых клеток экспрессируют HNF6, прежде чем развиваться в зрелую протоковую клетку поджелудочной железы. [ 28 ]
Регенерация поджелудочной железы
[ редактировать ]Регенеративный потенциал взрослой поджелудочной железы был ключевым моментом для дебатов. Многие исследовательские группы, включая выдающихся ученых -исследователей в этой области, не могли определить истинное присутствие или отсутствие этих клеток и их функцию в регенерации поджелудочной железы, как предполагает их имя. Это связано с тем, что их регенеративный потенциал в экспериментальных условиях потерян. Однако новые исследования показывают, что факторы роста суперсемейства TGF-бета могут участвовать в регенерации клеток поджелудочной железы. Было также показано, что мезенхимальные стволовые клетки поджелудочной железы, выделенные из протоков, также имеют регенеративный потенциал под влиянием определенных факторов роста. [ 29 ] [ 30 ] Также было показано, что они вызывают клетки как минимум двух разных слоев зародышей. Однако это может быть неверно истолковано как эндокринный предшественник, а не как клетка -предшественника поджелудочной железы. Это связано с исследованием, проведенным Зулвесским и коллегами, которые показали наличие специфических маркеров нервных стволовых клеток в протоке поджелудочной железы крыс. Однако эти клетки не показали окрашивания для CK19 (цитокератин 19) маркера протоковых клеток. [ 31 ]
Исследовать
[ редактировать ]Программирование клеток -предшественников
[ редактировать ]Развитие протокола, включающего направленную генерацию предшественников поджелудочной железы, было выполнено на HESC ( эмбриональные стволовые клетки человека ). Эти клетки, демонстрирующие огромный потенциал в терапии при метаболических заболеваниях поджелудочной железы, такие как диабет, были запрограммированы на предшественников поджелудочной железы, используя факторы, имитирующие сигналы развития, которые развивающиеся эндодерма потребуют для формирования функциональной ткани поджелудочной железы. [ 32 ] HESCs выращиваются на матригеле, а затем позволяют дифференцироваться в эндодерму, а затем определяют клетки под влиянием BFGF , EGF , BMP4 . [ 33 ]
Смотрите также
[ редактировать ]- Поджелудочная железа
- Клетки -предшественники
- Диабет
- Терапия стволовыми клетками
- Список типов человеческих клеток, полученных из слоев зародышей
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ku, HT (2008). «Клетки -предшественники поджелудочной железы - повседневные исследования» . Эндокринология . 149 (9): 4312–4316. doi : 10.1210/en.2008-0546 . PMC 2553367 . PMID 18535096 .
- ^ Noguchi, H (2010). «Стволовые/предшественники поджелудочной железы для лечения диабета» . Rev Diabet Stud . 7 (2): 105–111. doi : 10.1900/rds.2010.7.105 . PMC 2989783 . PMID 21060969 .
- ^ Cabrera, O.; Берман, DM; Кеньон, NS; Ricordi, C.; Berggren, Po.; Caeedo (2006). «Уникальная цитоархитектура человеческих островков поджелудочной железы имеет значение для функции островковых клеток» . ПНА . 7 (103): 2334–2339. Bibcode : 2006pnas..103.2334c . doi : 10.1073/pnas.0510790103 . PMC 1413730 . PMID 16461897 .
- ^ Бхушан, А.; Itoh, N.; Като, с.; Tiery, JP; Czernichow, P.; Bellusci, S.; Шарфманн Р. (2001). «FGF10 необходим для поддержания пролиферативной способности эпителиальных предшественников во время раннего органогенеза поджелудочной железы» . Разработка . 128 (24): 5109–5117. doi : 10.1242/dev.128.24.5109 . PMID 11748146 .
- ^ Уэллс, JM; Мелтон, Д.А. (1999). «Развитие эндодермы позвоночных». Ежегодный обзор биологии клеток и развития . 15 (1): 393–410. doi : 10.1146/annurev.cellbio.15.1.393 . PMID 10611967 .
- ^ Ku, HT (2008). «Клетки -предшественники поджелудочной железы - повседневные исследования» . Эндокринология . 149 (9): 4312–4316. doi : 10.1210/en.2008-0546 . PMC 2553367 . PMID 18535096 .
- ^ Как, AA, & Orci, L. (1972). Эмбриогенез островков поджелудочной железы человека: легкое и электронное микроскопическое исследование. Диабет, 21 (приложение 2), 511-534. http://diabetes.diabetesjournals.org/content/21/supplement_2/511.abstract
- ^ Apelqvist, Å.; Li, H.; Sommer, L.; Beatus, P.; Андерсон, DJ; Honjo, T.; Эдлунд, Х. (1999). «Нотч -сигнализация контролирует дифференцировку клеток поджелудочной железы». Природа . 400 (6747): 877–881. Bibcode : 1999natur.400..877a . doi : 10.1038/23716 . PMID 10476967 . S2CID 4338027 .
- ^ Ким, W.; Шин, YK; Ким, BJ; Иган, JM (2010). «Передача сигналов Notch в эндокринных клетках и диабете поджелудочной железы» . Биохимическая и биофизическая исследовательская коммуникация . 392 (3): 247–251. doi : 10.1016/j.bbrc.2009.12.115 . PMC 4152840 . PMID 20035712 .
- ^ Zaret, KS (2008). «Генетическое программирование предшественников печени и поджелудочной железы: уроки дифференцировки стволовых клеток». Nature Reviews Genetics . 9 (5): 329–340. doi : 10.1038/nrg2318 . PMID 18398419 . S2CID 8372885 .
- ^ Цзян, FX; Mehta, M.; Морахан, Г. (2010). «Количественная оценка экспрессии гена инсулина во время развития островковых клеток поджелудочной железы» . Поджелудочная железа . 39 (2): 201–208. doi : 10.1097/mpa.0b013e3181bab68f . PMID 19812524 . S2CID 12017924 .
- ^ Jørgensen, MC; Ahnfelt-Rønne, J.; Hald, J .; Мэдсен, OD; Serup, p .; Hecksher-Sørensen, J. (2007). «Иллюстрированный обзор раннего развития поджелудочной железы в мышью» . Эндокринные обзоры . 28 (6): 685–705. Doi : 10.1210/er.2007-0016 . PMID 17881611 .
- ^ Удад, DM; Trainor, PA (2005). «Отношения и взаимодействие между популяциями мезодермы и нейронного гребня» . Журнал анатомии . 207 (5): 575–601. doi : 10.1111/j.1469-7580.2005.00473.x . PMC 1571569 . PMID 16313393 .
- ^ Дженсен, Дж. (2004). «Генные регуляторные факторы в развитии поджелудочной железы» . Динамика развития . 229 (1): 176–200. doi : 10.1002/dvdy.10460 . PMID 14699589 . S2CID 13470168 .
- ^ Zaret, KS (2008). «Генетическое программирование предшественников печени и поджелудочной железы: уроки дифференцировки стволовых клеток». Nature Reviews Genetics . 9 (5): 329–340. doi : 10.1038/nrg2318 . PMID 18398419 . S2CID 8372885 .
- ^ HHEX, Geneid: 15242, Mus musculus http://refgene.com/gene/15242
- ^ Кахан, BW; Джейкобсон, LM; Халлетт, да; Ochoada, JM; Оберли, ТД; Ланг, Км; Odorico, JS (2003). «Предшественники поджелудочной железы и дифференцированные типы островков из мышиных эмбриональных стволовых клеток и модели in vitro для изучения дифференцировки островков» . Диабет . 52 (8): 2016–2024. doi : 10.2337/диабет.52.8.2016 . PMID 12882918 .
- ^ Марк-Агирре, Ал; Шарп каналов, аа; Padilla-Combers, E.; Esquivel-Soli, H.; Diaz-Martinez, NE (2015). новичок в β- cel Исследование 48 (9): 765–76. два : 10 1590/ 1414-4 4568803PMC 26176316PMID
- ^ Берк, ZD; Thowfeequequ, S.; Перан, М.; Тош Д. (2007). «Стволовые клетки в поджелудочной железе взрослых и печени» . Биохимический журнал . 404 (2): 169–178. doi : 10.1042/bj20070167 . PMC 2715288 . PMID 17488235 .
- ^ Гу, Г.; Dubauskaite, J.; Мелтон, Д.А. (2002). «Прямые доказательства линии поджелудочной железы: клетки NGN3+ представляют собой предшественники островков и отличаются от предшественников воздуховодов» . Разработка . 129 (10): 2447–2457. doi : 10.1242/dev.129.10.2447 . PMID 11973276 .
- ^ Li, WC; Руксталис, JM; Nishimura, W.; Tchipashvili, v.; Habener, JF; Шарма, А.; Bonner-Weir, S. (2010). «Активация предшественников-предшественников, полученных из поджелудочной железы, во время регенерации поджелудочной железы у взрослых крыс» . Журнал сотовой науки . 123 (16): 2792–2802. doi : 10.1242/jcs.065268 . PMC 2915881 . PMID 20663919 .
- ^ Он, кх; Juhl, K.; Карадимос, М.; Эль Хаттаби, я.; Fitzpatrick, C.; Bonner-Weir, S.; Шарма А. (2014). «Дифференциация эндокринных предшественников поджелудочной железы обратимо, обратимо заблокированной преждевременной индукцией маты» . Биология развития . 385 (1): 2–12. doi : 10.1016/j.ydbio.2013.10.024 . PMC 3918466 . PMID 24183936 .
- ^ Лин, Cl; Vuguin, PM (2012). «Детерминанты развития островков поджелудочной железы у мышей и мужчин: сосредоточение внимания на роли транскрипционных факторов» . Гормоновые исследования в педиатрии . 77 (4): 205–213. doi : 10.1159/000337219 . PMID 22487552 .
- ^ Gasa, R.; Mrejen, C.; Leachman, N.; Otten, M.; Барнс, М.; Ван, Дж.; Немец, М. (2004). «Продолжительные гены координируют программу дифференциации островков поджелудочной железы in vitro» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (36): 13245–13250. Bibcode : 2004pnas..10113245G . doi : 10.1073/pnas.0405301101 . PMC 516555 . PMID 15340143 .
- ^ Guz, Y.; Монмини, мистер; Stein, R.; Леонард, Дж.; Геймер, LW; Райт, CV; Teitelman, G. (1995). «Экспрессия мышиного STF-1, предполагаемого фактора транскрипции гена инсулина, в бета-клетках поджелудочной железы, эпителии двенадцатиперстной кишки и экзокринных и эндокринных предшественников поджелудочной железы» во время онтогена » . Разработка . 121 (1): 11–18. doi : 10.1242/dev.121.1.11 . PMID 7867492 .
- ^ Schaffer, AE; Тейлор, BL; Benthuysen, Jr; Лю, Дж.; Thorel, F.; Юань, W.; Май, CL (2013). «NKX6. 1 контролирует генную регуляторную сеть, необходимую для установления и поддержания идентичности бета -клеток поджелудочной железы» . PLOS GENET . 9 (1): E1003274. doi : 10.1371/journal.pgen.1003274 . PMC 3561089 . PMID 23382704 .
- ^ Mastracci, TL; Sussel, L. (2012). «Эндокринная поджелудочная железа: понимание развития, дифференциации и диабета» . Биология развития . 1 (5): 609–628. doi : 10.1002/wdev.44 . PMC 3420142 . PMID 22905335 .
- ^ Neoptolems, JP, Urrutia, R., Abbreviation, JL, & Büchler, MW (2010). Кандидат покаяния. Нью -Йорк, Нью -Йорк: Спрингер. ISBN 978-0-387-77498-5
- ^ Кляйн, Д.; Alvarez-Cubela, S.; Lanzoni, G.; Варгас, н.; Prabakar, KR; Boulina, M.; Domínguez-Bendala, J. (2015). «BMP-7 индуцирует преобразование поджелудочной железы для взрослого человека от экзокринового в эндохрин» . Диабет . 64 (12): 4123–4134. Doi : 10.2337/db15-0688 . PMC 4657585 . PMID 26307584 .
- ^ Domguez-Bedala, J.; Lazoni, G.; Clein, D.; Alvarez-Culbela, S.; Paster, RL (2016). Полем Слушания 55 (3): 153–162. doi : /j 10.1016 PMID 26744512 . S2CID 5444047 .
- ^ Zulewski, H. (2001). «Мультипотенциальные нестин-позитивные стволовые клетки, выделенные из у взрослых островков поджелудочной железы, дифференцируют ex vivo в эндокринные, экзокринные и печеночные фенотипы поджелудочной железы» . Диабет . 50 (3): 521–533. doi : 10.2337/диабет.50.3.521 . PMID 11246871 .
- ^ Chen, S.; Borowiak, M.; Fox, JL; Maehr, R.; Osafune, K.; Davidow, L.; Мелтон Д. (2009). «Маленькая молекула, которая направляет дифференцировку человеческих ESCs в линию поджелудочной железы». Природная химическая биология . 5 (4): 258–265. doi : 10.1038/nchembio.154 . PMID 19287398 .
- ^ Zaret, KS (2008). «Генетическое программирование предшественников печени и поджелудочной железы: уроки дифференцировки стволовых клеток». Nature Reviews Genetics . 9 (5): 329–340. doi : 10.1038/nrg2318 . PMID 18398419 . S2CID 8372885 .