Структура и типы клеток островков поджелудочной железы

Островки Лангерганса представляют собой скопления эндокринных клеток, рассеянных по экзокринной части поджелудочной железы, которые совместно контролируют уровень глюкозы в крови. Каждый островок содержит несколько типов клеток, секретирующих гормоны, в основном инсулин-продуцирующие бета-клетки и глюкагон-продуцирующие альфа-клетки, организованные таким образом, чтобы они могли воспринимать циркулирующие субстраты и координировать выработку гормонов. Расположение и пропорции этих клеток различаются у разных видов и определяют, как островок функционирует как интегрированный микроорган.

Definition

Островки Лангерганса — это эндокринная часть поджелудочной железы, состоящая из различных типов клеток, секретирующих гормоны, главным образом бета-клеток (инсулин), альфа-клеток (глюкагон), дельта-клеток (соматостатин), PP-клеток (панкреатический полипептид) и эпсилон-клеток (грелин), расположенных вместе с их микрососудистой сетью в функциональные микроорганы.

Scope

Тема охватывает клеточный состав островков поджелудочной железы (альфа-, бета-, дельта-, PP- и эпсилон-клетки), гормоны, секретируемые каждым типом клеток, цитоархитектонику островков, а также их сосудистую и паракринную организацию, и то, как эта структура поддерживает скоординированную секрецию гормонов. Это справочно-образовательное описание нормальной анатомии и физиологии островков и не содержит клинических рекомендаций.

Core questions

• Какие типы клеток составляют островок поджелудочной железы и что секретирует каждый из них?
• Как анатомически организован островок и чем его цитоархитектоника отличается у человека и грызунов?
• Как клетки островков взаимодействуют посредством паракринной сигнализации и общей сосудистой сети?
• Как структура островков поддерживает скоординированную, чувствительную к глюкозе секрецию гормонов?

Key concepts

• Бета-клетки (инсулин)
• Альфа-клетки (глюкагон)
• Дельта-клетки (соматостатин)
• PP-клетки (панкреатический полипептид)
• Эпсилон-клетки (грелин)
• Цитоархитектоника островков
• Паракринная сигнализация внутри островка
• Микрососудистая сеть островков

Mechanisms

В каждом островке бета-клетки являются наиболее многочисленными и секретируют инсулин, тогда как альфа-клетки секретируют глюкагон, дельта-клетки секретируют соматостатин (местный ингибитор обоих), PP-клетки секретируют панкреатический полипептид, а эпсилон-клетки секретируют грелин. В классическом островке грызунов бета-клетки образуют ядро, окруженное мантией из других типов клеток; островки человека, напротив, демонстрируют более смешанное расположение, при котором альфа- и бета-клетки тесно прилегают друг к другу, что является цитоархитектурой, способствующей прямому паракринному взаимодействию и, возможно, имеющей функциональные последствия для скоординированной секреции (Cabrera et al., 2006). Плотная сосудистая сеть островков доставляет глюкозу к клеткам и переносит гормоны в портальное кровообращение (Henquin, 2009).

Clinical relevance

Структура островков имеет центральное значение для понимания заболеваний, регулирующих уровень глюкозы: потеря или дисфункция бета-клеток является отличительной чертой диабета, а дисрегуляция альфа-клеток способствует гипергликемии при сахарном диабете 2 типа. Знание состава островков также лежит в основе исследований по трансплантации островков. Эта статья описывает нормальную биологию островков и структурную основу дисрегуляции для образовательных целей, а не для диагностики или лечения (Prentki & Nolan, 2006; Dunning & Gerich, 2007).

History

Островки названы в честь Пауля Лангерганса, который описал эти клеточные скопления в поджелудочной железе в конце XIX века, до того как была известна их эндокринная функция. В течение XX века были идентифицированы отдельные типы клеток и их гормоны, а сравнительные исследования позднее показали, что цитоархитектоника островков человека отличается от модели грызунов, долгое время использовавшейся в качестве стандарта, что уточнило понимание того, как структура островков связана с функцией (Cabrera et al., 2006).

Debates

Насколько функционально цитоархитектоника островков человека отличается от модели грызунов?

Островки человека демонстрируют большее смешение альфа- и бета-клеток, чем классический островок грызунов с ядром и мантией; насколько сильно эти структурные различия влияют на паракринную регуляцию и секрецию, является активным вопросом с последствиями для экстраполяции результатов исследований на грызунах на человека.

Key figures

• Paul Langerhans
• Over Cabrera
• Alejandro Caicedo
• Marc Prentki

Seminal works

• cabrera-2006
• prentki-nolan-2006

Frequently asked questions

Какие основные типы клеток в островке поджелудочной железы?

Наиболее важными являются бета-клетки (которые вырабатывают инсулин) и альфа-клетки (которые вырабатывают глюкагон), наряду с дельта-клетками (соматостатин), PP-клетками (панкреатический полипептид) и эпсилон-клетками (грелин).

Расположены ли островки человека так же, как классический островок грызунов?

Не совсем. Классическая картина с ядром и мантией получена на грызунах; островки человека демонстрируют более смешанное расположение альфа- и бета-клеток, что может способствовать более тесному межклеточному взаимодействию.