stringtranslate.com

Островки поджелудочной железы

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]

Состав

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

Гормоны, вырабатываемые островками поджелудочной железы, 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 дефицитом альфа-, дельта- и PP-клеток на периферии, человеческие островки демонстрируют альфа-клетки. и бета-клетки находятся 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-семи другими бета-клетками, но не с другими типами клеток. [11]

Функция

Паракринная система обратной связи островков поджелудочной железы имеет следующую структуру: [12]

Большое количество рецепторов, связанных с G-белком (GPCR), регулируют секрецию инсулина, глюкагона и соматостатина из островков поджелудочной железы [14] , и некоторые из этих GPCR являются мишенями препаратов, используемых для лечения диабета 2 типа (ссылка GLP-2). агонисты 1-рецепторов, ингибиторы DPPIV).

Электрическая активность

Электрическую активность островков поджелудочной железы изучали с помощью метода патч-кламп . Оказалось, что поведение клеток интактных островков существенно отличается от поведения рассеянных клеток. [15]

Клиническое значение

Диабет

Бета -клетки островков 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 с устойчивым прогрессом в течение следующих трех десятилетий. [18] Клинические испытания 2008 года 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 лечением 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 год ) 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 миграции в сплоченности и формирования почкообразных островковых предшественников, 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

Исследовать

Каннабиноидные рецепторы широко экспрессируются в островках Лангерганса, и в нескольких исследованиях изучалось специфическое распределение и механизмы рецепторов CB1 и CB2 в отношении эндокринных функций поджелудочной железы , где они играют важную гомеостатическую роль, поскольку эндоканнабиноиды модулируют функцию β-клеток поджелудочной железы , пролиферацию. и выживаемость, а также выработка, секреция и резистентность инсулина . [27] [28] [29] [30]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Лангерганс П (1869). «Beitrage zur microscopischen anatomie der bauchspeichel druse». Инаугурационная диссертация. Берлин: Густав Ланге .
  2. ^ Барретт К.Э., Бойтано С., Барман С.М., Брукс Х.Л. (22 июля 2009 г.). Обзор медицинской физиологии Ганонга (23-е изд.). МакГроу Хилл Медикал. п. 316. ИСБН 978-0-07-160568-7.
  3. ^ Функциональная анатомия эндокринной поджелудочной железы.
  4. ^ Поур, 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. PMID  12378111. S2CID  37257345.
  5. ^ ab Sleisenger, 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 )
  6. ^ 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. 
  7. ^ аб 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.
  8. ^ 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. PMID  15943621. S2CID  234176. 
  9. ^ аб 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. 
  10. ^ abc Янссон, Лейф; Барбу, Андреа; Бодин, Биргитта; Дротт, 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». Упсальский журнал медицинских наук . 121 (2): 81–95. дои : 10.3109/03009734.2016.1164769. ISSN  0300-9734. ПМК 4900068 . ПМИД  27124642. 
  11. ^ 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.
  12. ^ Ван, Майкл Б.; Буллок, Джон; Бойл, Джозеф Р. (2001). Физиология . Хагерстаун, Мэриленд: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 391. ИСБН 978-0-683-30603-3.
  13. ^ Маркес, Жоана Морейра; Нуньес, Руте; Флориндо, Хелена; Феррейра, Домингуш; Сарменто, Бруно (2021). «Трудный путь от 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.
  14. ^ 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.
  15. ^ Перес-Армендарис М., Рой С., Спрей округ Колумбия, 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. 
  16. ^ 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. 
  17. ^ аб 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.
  18. ^ Пьемонти Л., Пиледжи А (2013). «25 лет автоматизированного метода Рикорди для изоляции островков». ЯчейкаR4 . 1 (1): 8–22. ПМК 6267808 . ПМИД  30505878. 
  19. ^ abcd Никлаусс, Надя; Мейер, Рафаэль; Беда, Бенуа; Беришвили Екатерина; Берни, Тьерри (27 января 2016 г.), Стеттлер, К.; 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.
  20. ^ аб 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. 
  21. ^ 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.
  22. ^ 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. дои : 10.1097/MOT.0000000000000448. ISSN  1087-2418. PMID  28692442. S2CID  37483032.
  23. ^ 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. PMID  17130583. S2CID  33009393.
  24. ^ 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). «Девственные 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. 
  25. ^ Шэрон, 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. 
  26. ^ 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
  27. ^ 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.
  28. ^ 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. PMID  24005231. S2CID  36905885.
  29. ^ Хуан-Пико, Пабло; Фуэнтес, Эстер; Хавьер Бермудес-Сильва, Ф.; Хавьер Диас-Молина, Ф.; Риполь, Кристина; Родригес де Фонсека, Фернандо; Надаль, Анхель (1 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.
  30. ^ 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. 

Внешние ссылки