stringtranslate.com

Панкреатические островки

Островки поджелудочной железы или островки Лангерганса — это области поджелудочной железы , содержащие ее эндокринные (гормонпродуцирующие) клетки, открытые в 1869 году немецким патологоанатомом Паулем Лангергансом . [1] Островки поджелудочной железы составляют 1–2% от объема поджелудочной железы и получают 10–15% ее кровотока. [2] [3] Островки поджелудочной железы расположены в плотных маршрутах по всей поджелудочной железе человека и играют важную роль в метаболизме глюкозы . [4]

Структура

Около 1 миллиона островков распределены по всей поджелудочной железе здорового взрослого человека. 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, которая переплетена по всей остальной части поджелудочной железы. [5] :928

Микроанатомия

Гормоны, вырабатываемые в панкреатических островках, секретируются непосредственно в кровоток (по крайней мере) пятью типами клеток. В островках крысы типы эндокринных клеток распределены следующим образом: [6]

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 редкими альфа-, дельта- и PP-клетками на периферии, человеческие островки демонстрируют альфа- и бета-клетки, находящиеся в тесной взаимосвязи друг с другом по всему кластеру. [7] [9]

Доля бета-клеток в островках варьируется 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. Это в 15 раз больше, чем в экзокринной ткани поджелудочной железы. [10]

Островки могут влиять друг на друга через паракринную и аутокринную связь, а бета-клетки электрически связаны с шестью-семью другими бета-клетками, но не с другими типами клеток. [11] Панкреатические островки характеризуются богатой иннервацией и васкуляризацией, хотя между островками грызунов и людей имеются заметные различия. Исследования показывают, что плотность сосудов в человеческих островках примерно в пять раз ниже, чем в островках грызунов. [12] [13] Сосудистая сеть внутри островков напоминает клубочковую структуру, состоящую из сильно фенестрированных эндотелиальных клеток, расположенных близко к каждой эндокринной клетке. [14] [15] Следовательно, напряжение кислорода внутри панкреатических островков значительно выше, чем в окружающей экзокринной ткани. [16]

Функция

Паракринная система обратной связи панкреатических островков имеет следующую структуру: [17 ]

Большое количество рецепторов, сопряженных с G-белком (GPCR), регулируют секрецию инсулина, глюкагона и соматостатина из островков поджелудочной железы [19] , и некоторые из этих GPCR являются мишенями препаратов, используемых для лечения диабета 2 типа (см. агонисты рецепторов GLP-1, ингибиторы DPPIV).

Электрическая активность

Электрическая активность панкреатических островков изучалась с помощью метода пэтч-кламп . Оказалось, что поведение клеток в интактных островках существенно отличается от поведения рассеянных клеток. [20]

Клиническое значение

Диабет

Бета-клетки островков поджелудочной железы секретируют инсулин , и поэтому играют важную роль в диабете . Считается, что они разрушаются иммунными атаками.

Поскольку бета-клетки в островках поджелудочной железы выборочно разрушаются аутоиммунным процессом при диабете 1 типа , врачи и исследователи активно изучают трансплантацию островков как способ восстановления физиологической функции бета-клеток, что могло бы стать альтернативой полной трансплантации поджелудочной железы или искусственной поджелудочной железе . [21] [22] Трансплантация островков появилась как жизнеспособный вариант лечения инсулинозависимого диабета в начале 1970-х годов с устойчивым прогрессом в течение последующих трех десятилетий. [23] Клинические испытания по состоянию на 2008 год показали, что независимость от инсулина и улучшенный метаболический контроль могут быть воспроизводимо получены после трансплантации островков трупного донора пациентам с нестабильным диабетом 1 типа . [22] В качестве альтернативы ежедневные инъекции инсулина являются эффективным лечением для пациентов с диабетом 1 типа, которые не являются кандидатами на трансплантацию островков.

Люди с высоким индексом массы тела (ИМТ) не подходят в качестве доноров поджелудочной железы из-за больших технических осложнений во время трансплантации. Однако возможно выделить большее количество островков из-за их большей поджелудочной железы, и поэтому они являются более подходящими донорами островков. [24]

Трансплантация островков включает в себя только перенос ткани, состоящей из бета-клеток, которые необходимы для лечения этого заболевания. Таким образом, это представляет собой преимущество перед трансплантацией всей поджелудочной железы, которая технически более сложна и несет риск, например, панкреатита, приводящего к потере органа. [24] Еще одним преимуществом является то, что пациентам не требуется общая анестезия. [25]

Трансплантация островков поджелудочной железы при диабете 1 типа (по состоянию на 2008 год ) требует мощной иммуносупрессии для предотвращения отторжения донорских островков хозяином. [26]

Островки трансплантируются в воротную вену , которая затем имплантируется в печень. [24] Существует риск тромбоза воротной вены и низкого значения выживаемости островков через несколько минут после трансплантации, поскольку плотность сосудов в этом месте после операции на несколько месяцев ниже, чем в эндогенных островках. Таким образом, неоваскуляризация является ключом к выживанию островков, которое поддерживается, например, VEGF, вырабатываемым островками и сосудистыми эндотелиальными клетками. [10] [25] Однако интрапортальная трансплантация имеет некоторые другие недостатки, и поэтому изучаются другие альтернативные места, которые могли бы обеспечить лучшую микросреду для имплантации островков. [24] Исследования по трансплантации островков также фокусируются на инкапсуляции островков, иммуносупрессии без CNI ( ингибитор кальциневрина ), биомаркерах повреждения островков или дефиците доноров островков. [27]

Альтернативный источник бета-клеток, такие инсулин-продуцирующие клетки, полученные из взрослых стволовых клеток или клеток-предшественников, могли бы способствовать преодолению нехватки донорских органов для трансплантации. Область регенеративной медицины быстро развивается и подает большие надежды на ближайшее будущее. Однако диабет 1 типа является результатом аутоиммунного разрушения бета-клеток поджелудочной железы. Поэтому эффективное лечение потребует последовательного, комплексного подхода, который сочетает адекватные и безопасные иммунные вмешательства с подходами к регенерации бета-клеток. [28] Также было продемонстрировано, что альфа-клетки могут спонтанно менять судьбу и трансдифференцироваться в бета-клетки как в здоровых, так и в диабетических панкреатических островках человека и мыши, что является возможным будущим источником регенерации бета-клеток. [29] Фактически, было обнаружено, что морфология островков и эндокринная дифференцировка напрямую связаны. [30] Эндокринные клетки-предшественники дифференцируются, мигрируя в связке и формируя похожие на почки островковые предшественники, или «полуострова», в которых альфа-клетки составляют полуостровной наружный слой, а бета-клетки формируются позже под ними. Криоконсервация показала перспективу улучшения цепочки поставок панкреатических островков для лучших результатов трансплантации. [31]

Дополнительные изображения

Исследовать

Каннабиноидные рецепторы широко экспрессируются в островках Лангерганса, и в нескольких исследованиях изучалось специфическое распределение и механизмы рецепторов CB1 и CB2 в связи с эндокринными функциями поджелудочной железы , где они играют важную гомеостатическую роль, поскольку эндоканнабиноиды модулируют функцию, пролиферацию и выживание β-клеток поджелудочной железы , а также выработку, секрецию и резистентность инсулина . [32] [33] [34] [35]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Лангерганс П (1869). «Beitrage zur microscopischen anatomie der bauchspeichel druse». Инаугурационная диссертация. Берлин: Густав Ланге .
  2. ^ Barrett KE, Boitano S, Barman SM, Brooks HL (2009-07-22). Обзор медицинской физиологии Ганонга (23-е изд.). McGraw Hill Medical. стр. 316. ISBN 978-0-07-160568-7.
  3. ^ Функциональная анатомия эндокринной части поджелудочной железы
  4. ^ Pour PM, Standop J, Batra SK (январь 2002 г.). «Являются ли островковые клетки привратниками поджелудочной железы?». Панкреатология . 2 (5): 440–448. doi :10.1159/000064718. PMID  12378111. S2CID  37257345.
  5. ^ ab Feldman M, Friedman LS, Brandt LJ, ред. (2015). Патофизиология, диагностика, лечение желудочно-кишечных и печеночных заболеваний Sleisenger & Fordtran (10-е изд.). Сент-Луис, Миссури: Elsevier Health Sciences. ISBN 978-1-4557-4989-8.
  6. ^ Elayat AA, el-Naggar MM, Tahir M (июнь 1995). «Иммуноцитохимическое и морфометрическое исследование панкреатических островков крысы». Журнал анатомии . 186. 186 (Pt 3): 629–637. PMC 1167020. PMID  7559135 . 
  7. ^ ab Brissova M, Fowler MJ, Nicholson WE, Chu A, Hirshberg B, Harlan DM и др. (сентябрь 2005 г.). «Оценка архитектуры и состава островков поджелудочной железы человека с помощью лазерной сканирующей конфокальной микроскопии». Журнал гистохимии и цитохимии . 53 (9): 1087–1097. doi : 10.1369/jhc.5C6684.2005 . PMID  15923354.
  8. ^ Ichii H, Inverardi L, Pileggi A, Molano RD, Cabrera O, Caicedo A и др. (июль 2005 г.). «Новый метод оценки клеточного состава и жизнеспособности бета-клеток в препаратах островков человека». American Journal of Transplantation . 5 (7): 1635–1645. CiteSeerX 10.1.1.578.5893 . doi :10.1111/j.1600-6143.2005.00913.x. PMID  15943621. S2CID  234176. 
  9. ^ ab Cabrera O, Berman DM, Kenyon NS, Ricordi C, Berggren PO, Caicedo A (февраль 2006 г.). «Уникальная цитоархитектура островков поджелудочной железы человека имеет значение для функции островковых клеток». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (7): 2334–2339. Bibcode : 2006PNAS..103.2334C. doi : 10.1073/pnas.0510790103 . PMC 1413730. PMID  16461897 . 
  10. ^ abc Jansson L, Barbu A, Bodin B, Drott CJ, Espes D, Gao X и др. (май 2016 г.). «Кровоток в островках поджелудочной железы и его измерение». Upsala Journal of Medical Sciences . 121 (2): 81–95. doi :10.3109/03009734.2016.1164769. PMC 4900068. PMID  27124642 . 
  11. ^ Келли С, МакКленаган NH, Флэтт PR (2011). «Роль структуры островков и клеточных взаимодействий в контроле секреции инсулина». Островки . 3 (2): 41–47. doi : 10.4161/isl.3.2.14805 . PMID  21372635.
  12. ^ Cohrs CM, Chen C, Jahn SR, Stertmann J, Chmelova H, Weitz J и др. (Май 2017 г.). «Архитектура сети сосудов островков взрослого человека способствует различным межклеточным взаимодействиям in situ и изменяется после трансплантации». Эндокринология . 158 (5): 1373–1385. doi :10.1210/en.2016-1184. PMID  28324008.
  13. ^ Brissova M, Shostak A, Fligner CL, Revetta FL, Washington MK, Powers AC и др. (август 2015 г.). «У человеческих островков меньше кровеносных сосудов, чем у мышиных, и плотность сосудистых структур островков увеличивается при диабете 2 типа». Журнал гистохимии и цитохимии . 63 (8): 637–645. doi :10.1369/0022155415573324. PMC 4530394 . PMID  26216139. 
  14. ^ Bonner-Weir S, Orci L (октябрь 1982 г.). «Новые перспективы микроциркуляторного русла островков Лангерганса у крыс». Диабет . 31 (10): 883–889. doi :10.2337/diab.31.10.883. PMID  6759221.
  15. ^ Cabrera O, Berman DM, Kenyon NS, Ricordi C, Berggren PO, Caicedo A (февраль 2006 г.). «Уникальная цитоархитектура островков поджелудочной железы человека имеет значение для функции островковых клеток». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (7): 2334–2339. Bibcode : 2006PNAS..103.2334C. doi : 10.1073/pnas.0510790103 . PMC 1413730. PMID  16461897 . 
  16. ^ Карлссон PO, Лисс П, Андерссон А, Янссон Л (июль 1998 г.). «Измерения напряжения кислорода в нативных и трансплантированных панкреатических островках крыс». Диабет . 47 (7): 1027–1032. doi :10.2337/diabetes.47.7.1027. PMID  9648824.
  17. ^ Wang MB, Bullock J, Boyle JR (2001). Физиология . Hagerstown, MD: Lippincott Williams & Wilkins. стр. 391. ISBN 978-0-683-30603-3.
  18. ^ Marques JM, Nunes R, Florindo H, Ferreira D, Sarmento B (2021). «Требовательный путь от iPSCs к панкреатическим β- и α-клеткам». Последние достижения в области типов клеток, полученных из IPSC . Достижения в области биологии стволовых клеток. 4 : 227–256. doi :10.1016/B978-0-12-822230-0.00002-8. ISBN 9780128222300. S2CID  234135648 . Получено 18 января 2023 г. .
  19. ^ Амистен С, Салехи А, Рорсман П, Джонс ПМ, Персо СДж (сентябрь 2013 г.). «Атлас и функциональный анализ рецепторов, сопряженных с G-белком, в островках Лангерганса человека». Фармакология и терапия . 139 (3): 359–391. doi :10.1016/j.pharmthera.2013.05.004. PMID  23694765.
  20. ^ Pérez-Armendariz M, Roy C, Spray DC, Bennett MV (январь 1991). «Биофизические свойства щелевых контактов между свежедисперсными парами бета-клеток поджелудочной железы мыши». Biophysical Journal . 59 (1): 76–92. Bibcode :1991BpJ....59...76P. doi :10.1016/S0006-3495(91)82200-7. PMC 1281120 . PMID  2015391. 
  21. ^ Meloche RM (декабрь 2007 г.). «Трансплантация для лечения диабета 1 типа». World Journal of Gastroenterology . 13 (47): 6347–6355. doi : 10.3748/wjg.13.6347 . PMC 4205453. PMID  18081223 . 
  22. ^ ab Hogan A, Pileggi A, Ricordi C (январь 2008 г.). «Трансплантация: текущие разработки и будущие направления; будущее клинической трансплантации островков как средства лечения диабета». Frontiers in Bioscience . 13 (13): 1192–1205. doi : 10.2741/2755 . PMID  17981623.
  23. ^ Piemonti L, Pileggi A (2013). «25 лет автоматизированному методу Ricordi для изоляции островков». CellR4-- Ремонт, замена, регенерация и перепрограммирование . 1 (1): 8–22. PMC 6267808. PMID  30505878 . 
  24. ^ abcd Никлаусс Н., Мейер Р., Бедат Б., Беришвили Э., Берни Т. (27 января 2016 г.). Стеттлер С., Крист Э., Дим П. (ред.). «Замена бета-клеток: трансплантация поджелудочной железы и островковых клеток». Эндокринное развитие . 31 . С. Каргер АГ: 146–162. дои : 10.1159/000439412. ISBN 978-3-318-05638-9. PMID  26824893.
  25. ^ ab Gamble A, Pepper AR, Bruni A, Shapiro AM (март 2018 г.). «Путь трансплантации островковых клеток и будущее развитие». Islets . 10 (2): 80–94. doi :10.1080/19382014.2018.1428511. PMC 5895174 . PMID  29394145. 
  26. ^ Chatenoud L (март 2008 г.). «Химическая иммуносупрессия при трансплантации островков — друг или враг?». The New England Journal of Medicine . 358 (11): 1192–1193. doi :10.1056/NEJMcibr0708067. PMID  18337609.
  27. ^ Chang CA, Lawrence MC, Naziruddin B (октябрь 2017 г.). «Актуальные вопросы аллогенной трансплантации островков». Current Opinion in Organ Transplantation . 22 (5): 437–443. doi :10.1097/MOT.00000000000000448. PMID  28692442. S2CID  37483032.
  28. ^ Pileggi A, Cobianchi L, Inverardi L, Ricordi C (октябрь 2006 г.). «Преодоление проблем, которые в настоящее время ограничивают трансплантацию островков: последовательный, комплексный подход». Annals of the New York Academy of Sciences . 1079 (1): 383–398. Bibcode : 2006NYASA1079..383P. doi : 10.1196/annals.1375.059. PMID  17130583. S2CID  33009393.
  29. ^ van der Meulen T, Mawla AM, DiGruccio MR, Adams MW, Nies V, Dólleman S и др. (апрель 2017 г.). «Девственные бета-клетки сохраняются на протяжении всей жизни в неогенной нише в панкреатических островках». Cell Metabolism . 25 (4): 911–926.e6. doi : 10.1016/j.cmet.2017.03.017 . PMC 8586897 . PMID  28380380. 
  30. ^ Sharon N, Chawla R, Mueller J, Vanderhooft J, Whitehorn LJ, Rosenthal B и др. (февраль 2019 г.). «Полуостровная структура координирует асинхронную дифференциацию с морфогенезом для генерации панкреатических островков». Cell . 176 (4) (опубликовано в 2019 г.): 790–804.e13. doi :10.1016/j.cell.2018.12.003. PMC 6705176 . PMID  30661759. 
  31. ^ Zhan L, Rao JS, Sethia N, Slama MQ, Han Z, Tobolt D и др. (апрель 2022 г.). «Криоконсервация островков поджелудочной железы путем витрификации обеспечивает высокую жизнеспособность, функциональность, восстановление и клиническую масштабируемость для трансплантации». Nature Medicine . 28 (4): 798–808. doi :10.1038/s41591-022-01718-1. PMC 9018423 . PMID  35288694. 
  32. ^ Бермудес-Сильва Ф.Дж., Суарес Дж., Байшерас Э., Кобо Н., Баутиста Д., Куэста-Муньос А.Л. и др. (март 2008 г.). «Наличие функциональных каннабиноидных рецепторов в эндокринной поджелудочной железе человека». Диабетология . 51 (3): 476–487. дои : 10.1007/s00125-007-0890-y . ПМИД  18092149.
  33. ^ Flores LE, Alzugaray ME, Cubilla MA, Raschia MA, Del Zotto HH, Román CL и др. (октябрь 2013 г.). «Islet cannabinoid receptors: cellular distribution and biology function» (островковые каннабиноидные рецепторы: клеточное распределение и биологическая функция). Pancreas . 42 (7): 1085–1092. doi :10.1097/MPA.0b013e31828fd32d. PMID  24005231. S2CID  36905885.
  34. ^ Хуан-Пико П., Фуэнтес Э., Бермудес-Сильва Ф.Дж., Хавьер Диас-Молина Ф., Риполь С., Родригес де Фонсека Ф. и др. (февраль 2006 г.). «Каннабиноидные рецепторы регулируют сигналы Ca (2+) и секрецию инсулина в бета-клетках поджелудочной железы». Клеточный кальций . 39 (2): 155–162. дои : 10.1016/j.ceca.2005.10.005. ПМИД  16321437.
  35. ^ Farokhnia M, McDiarmid GR, Newmeyer MN, Munjal V, Abulseoud OA, Huestis MA и др. (февраль 2020 г.). «Влияние перорального, курительного и испаряемого каннабиса на эндокринные пути, связанные с аппетитом и метаболизмом: рандомизированное, двойное слепое, плацебо-контролируемое, лабораторное исследование на людях». Трансляционная психиатрия . 10 (1): 71. doi : 10.1038 /s41398-020-0756-3. PMC 7031261. PMID  32075958. 

Внешние ссылки