โครงสร้างและชนิดของเซลล์ในตับอ่อนไอส์เลต

ไอส์เลตออฟแลงเกอร์ฮานส์ (islets of Langerhans) คือกลุ่มของเซลล์ต่อมไร้ท่อที่กระจายอยู่ทั่วตับอ่อนส่วนนอก (exocrine pancreas) ซึ่งทำงานร่วมกันเพื่อควบคุมระดับน้ำตาลในเลือด ไอส์เลตแต่ละส่วนประกอบด้วยเซลล์หลายชนิดที่หลั่งฮอร์โมน โดยหลักๆ คือเซลล์เบตาที่ผลิตอินซูลินและเซลล์อัลฟาที่ผลิตกลูคากอน ซึ่งจัดเรียงตัวในลักษณะที่สามารถรับรู้เชื้อเพลิงที่หมุนเวียนในร่างกายและประสานการหลั่งฮอร์โมนของพวกมัน การจัดเรียงตัวและสัดส่วนของเซลล์เหล่านี้แตกต่างกันไปในแต่ละสปีชีส์และส่งผลต่อการทำงานของไอส์เลตในฐานะอวัยวะขนาดเล็กที่ทำงานร่วมกัน

Definition

ไอส์เลตออฟแลงเกอร์ฮานส์ (islets of Langerhans) คือส่วนของตับอ่อนที่เป็นต่อมไร้ท่อ ประกอบด้วยเซลล์หลายชนิดที่หลั่งฮอร์โมนที่แตกต่างกัน โดยหลักๆ คือเซลล์เบตา (อินซูลิน) เซลล์อัลฟา (กลูคากอน) เซลล์เดลตา (โซมาโตสแตติน) เซลล์ PP (โพลีเปปไทด์จากตับอ่อน) และเซลล์เอปไซลอน (เกรลิน) ซึ่งจัดเรียงตัวร่วมกับหลอดเลือดฝอยขนาดเล็กของพวกมันให้เป็นอวัยวะขนาดเล็กที่ทำงานได้

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมองค์ประกอบของเซลล์ในตับอ่อนไอส์เลต (เซลล์อัลฟา, เบตา, เดลตา, PP และเอปไซลอน) ฮอร์โมนที่เซลล์แต่ละชนิดหลั่ง โครงสร้างเซลล์ของไอส์เลต (islet cytoarchitecture) และการจัดเรียงตัวของหลอดเลือดและพาราครีน (paracrine organization) รวมถึงวิธีที่โครงสร้างนี้สนับสนุนการหลั่งฮอร์โมนที่ประสานกัน เป็นข้อมูลอ้างอิงเชิงวิชาการเกี่ยวกับกายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยาของไอส์เลตปกติ และไม่ได้ให้คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• เซลล์ชนิดใดบ้างที่ประกอบเป็นตับอ่อนไอส์เลต และแต่ละชนิดหลั่งอะไร?
• ไอส์เลตมีการจัดเรียงตัวทางกายวิภาคอย่างไร และโครงสร้างเซลล์ของมันแตกต่างกันระหว่างมนุษย์กับสัตว์ฟันแทะอย่างไร?
• เซลล์ไอส์เลตสื่อสารกันผ่านการส่งสัญญาณแบบพาราครีนและระบบหลอดเลือดที่ใช้ร่วมกันได้อย่างไร?
• โครงสร้างของไอส์เลตสนับสนุนการหลั่งฮอร์โมนที่ประสานกันและตอบสนองต่อกลูโคสได้อย่างไร?

Key concepts

• เซลล์เบตา (อินซูลิน)
• เซลล์อัลฟา (กลูคากอน)
• เซลล์เดลตา (โซมาโตสแตติน)
• เซลล์ PP (โพลีเปปไทด์จากตับอ่อน)
• เซลล์เอปไซลอน (เกรลิน)
• โครงสร้างเซลล์ของไอส์เลต
• การส่งสัญญาณแบบพาราครีนภายในไอส์เลต
• หลอดเลือดฝอยขนาดเล็กของไอส์เลต

Mechanisms

ภายในไอส์เลตแต่ละส่วน เซลล์เบตาเป็นเซลล์ที่มีจำนวนมากที่สุดและหลั่งอินซูลิน ในขณะที่เซลล์อัลฟาหลั่งกลูคากอน เซลล์เดลตาหลั่งโซมาโตสแตติน (ซึ่งเป็นสารยับยั้งทั้งสองชนิดในระดับท้องถิ่น) เซลล์ PP หลั่งโพลีเปปไทด์จากตับอ่อน และเซลล์เอปไซลอนหลั่งเกรลิน ในไอส์เลตของสัตว์ฟันแทะแบบคลาสสิก เซลล์เบตาจะรวมตัวกันเป็นแกนกลางที่ล้อมรอบด้วยเซลล์ชนิดอื่นๆ ในทางตรงกันข้าม ไอส์เลตของมนุษย์มีการจัดเรียงตัวที่ผสมผสานกันมากขึ้น โดยที่เซลล์อัลฟาและเบตาอยู่ใกล้กัน ซึ่งเป็นโครงสร้างเซลล์ที่เอื้อต่อการสื่อสารแบบพาราครีนโดยตรง และอาจมีผลกระทบต่อการหลั่งที่ประสานกัน (Cabrera et al., 2006) ระบบหลอดเลือดที่หนาแน่นของไอส์เลตจะนำกลูโคสไปยังเซลล์และนำฮอร์โมนเข้าสู่ระบบไหลเวียนเลือดพอร์ทัล (Henquin, 2009)

Clinical relevance

โครงสร้างของไอส์เลตมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความเข้าใจโรคที่ควบคุมระดับน้ำตาล: การสูญเสียหรือการทำงานผิดปกติของเซลล์เบตาเป็นลักษณะเด่นของโรคเบาหวาน และการควบคุมเซลล์อัลฟาที่ผิดปกติก็มีส่วนทำให้เกิดภาวะน้ำตาลในเลือดสูงในโรคเบาหวานชนิดที่ 2 ความรู้เกี่ยวกับองค์ประกอบของไอส์เลตยังเป็นพื้นฐานของการวิจัยการปลูกถ่ายไอส์เลต ข้อมูลนี้อธิบายชีววิทยาของไอส์เลตปกติและพื้นฐานเชิงโครงสร้างของการทำงานผิดปกติเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงทางการศึกษา ไม่ใช่เพื่อการวินิจฉัยหรือการรักษา (Prentki & Nolan, 2006; Dunning & Gerich, 2007)

History

ไอส์เลตนี้ตั้งชื่อตาม Paul Langerhans ผู้ซึ่งอธิบายกลุ่มเซลล์เหล่านี้ในตับอ่อนในช่วงปลายศตวรรษที่สิบเก้า ก่อนที่จะทราบถึงหน้าที่ของต่อมไร้ท่อของพวกมัน ตลอดศตวรรษที่ยี่สิบ มีการระบุชนิดของเซลล์แต่ละชนิดและฮอร์โมนของพวกมัน และการศึกษาเปรียบเทียบในภายหลังแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างเซลล์ของไอส์เลตในมนุษย์แตกต่างจากแบบจำลองสัตว์ฟันแทะที่ใช้เป็นมาตรฐานมานาน ซึ่งช่วยปรับปรุงความเข้าใจว่าโครงสร้างของไอส์เลตเกี่ยวข้องกับการทำงานอย่างไร (Cabrera et al., 2006)

Debates

โครงสร้างเซลล์ของไอส์เลตในมนุษย์แตกต่างจากการทำงานของแบบจำลองสัตว์ฟันแทะมากน้อยเพียงใด?

ไอส์เลตของมนุษย์แสดงให้เห็นการผสมผสานของเซลล์อัลฟาและเบตามากกว่าไอส์เลตของสัตว์ฟันแทะแบบแกนกลาง-เสื้อคลุมแบบคลาสสิก คำถามที่กำลังมีการศึกษาอย่างจริงจังคือความแตกต่างเชิงโครงสร้างเหล่านี้เปลี่ยนแปลงการควบคุมแบบพาราครีนและการหลั่งฮอร์โมนมากน้อยเพียงใด ซึ่งมีนัยยะสำคัญต่อการนำผลการวิจัยจากสัตว์ฟันแทะมาประยุกต์ใช้กับมนุษย์

Key figures

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

Seminal works

• cabrera-2006
• prentki-nolan-2006

Frequently asked questions

เซลล์หลักในตับอ่อนไอส์เลตมีอะไรบ้าง?

เซลล์เบตา (ซึ่งสร้างอินซูลิน) และเซลล์อัลฟา (ซึ่งสร้างกลูคากอน) เป็นเซลล์ที่สำคัญที่สุด นอกเหนือจากเซลล์เดลตา (โซมาโตสแตติน) เซลล์ PP (โพลีเปปไทด์จากตับอ่อน) และเซลล์เอปไซลอน (เกรลิน)

ไอส์เลตของมนุษย์มีการจัดเรียงตัวเหมือนไอส์เลตของสัตว์ฟันแทะในตำราเรียนหรือไม่?

ไม่เชิง ภาพแบบแกนกลาง-เสื้อคลุมแบบคลาสสิกมาจากสัตว์ฟันแทะ ไอส์เลตของมนุษย์แสดงให้เห็นเซลล์อัลฟาและเบตาที่ผสมผสานกันมากขึ้น ซึ่งอาจเอื้อต่อการสื่อสารระหว่างเซลล์ที่ใกล้ชิดยิ่งขึ้น