Pankreatické ostrůvky - Pancreatic islets

„Ostrůvky Langerhans“ přeadresuje tady. Nesmí být zaměňována s Langerhansova buňka.
Pankreatické ostrůvky / ostrůvky langerhans
Blausen 0701 PancreaticTissue.png
Pankreatické ostrůvky jsou skupiny buněk nacházejících se v slinivka břišní to vydání hormony
Myší pankreatický ostrůvek.jpg
Pankreatický ostrůvek od myši v typické poloze poblíž cévy; inzulín červeně, jádra modře.
Detaily
ČástSlinivka břišní
SystémEndokrinní
Identifikátory
latinskýinsulae pancreaticae
PletivoD007515
TA98A05.9.01.019
TA23128
FMA16016
Anatomické termíny mikroanatomie

The pankreatické ostrůvky nebo Langerhansových ostrůvků jsou regiony slinivka břišní které obsahují jeho endokrinní (produkující hormony), objeveny v roce 1869 Němec patologický anatom Paul Langerhans.[1] Pankreatické ostrůvky tvoří 1–2% objemu pankreatu a přijímají 10–15% jeho průtoku krve.[2][3] Pankreatické ostrůvky jsou uspořádány v hustotních cestách v celém lidském pankreatu a jsou důležité při metabolismu glukóza.[4]

Struktura

Existuje asi 1 milion ostrůvků distribuovaných ve formě trasy hustoty v celém pankreatu zdravého dospělého člověka, přičemž každý z nich měří průměrně asi 0,2 mm v průměru.[5]:928 Každá je oddělena od okolní tkáně pankreatu tenkou vláknitou pojivová tkáň kapsle, která je spojitá s vláknitou pojivovou tkání, která je protkaná zbytkem slinivky břišní.[5]:928

Mikroanatomie

Hormony produkované na pankreatických ostrůvcích jsou vylučovány přímo do krevního oběhu (alespoň) pěti typy buněk. Na ostrůvcích potkanů ​​jsou podmnožiny endokrinních buněk distribuovány následovně:[6]

Bylo uznáno, že cytoarchitektura pankreatických ostrůvků se u jednotlivých druhů liší.[7][8][9]Zejména zatímco jsou ostrůvky hlodavců charakterizovány převládajícím podílem beta buněk produkujících inzulín v jádru shluku a vzácnými alfa, delta a PP buňkami na periferii, lidské ostrůvky vykazují alfa a beta buňky v těsném vzájemném vztahu v celém klastru.[7][9]

Podíl beta buněk na ostrůvcích se liší v závislosti na druhu, u lidí je to asi 40-50%. Kromě endokrinních buněk existují buňky stromální (fibroblasty), vaskulární buňky (endotelové buňky, pericyty), imunitní buňky (granulocyty, lymfocyty, makrofágy, dendritické buňky) nebo nervové buňky.[10]

Ostrůvky protéká velké množství krve, 5–6 ml / min na 1 g ostrůvku. Je to až 15krát více než v exokrinní tkáni pankreatu.[10]

Ostrůvky se mohou navzájem ovlivňovat parakrin a autokrinní komunikace a beta buňky jsou elektricky spojeny se šesti až sedmi dalšími beta buňkami (ale ne s jinými typy buněk).[11]

  • Pankreatický ostrůvek, obarvený.

  • Pankreatický ostrůvek ukazující alfa buňky

  • Pankreatický ostrůvek ukazující beta buňky.

Funkce

The parakrin zpětnovazební systém pankreatických ostrůvků má následující strukturu:[12]

  • Glukóza / inzulín: aktivuje beta buňky a inhibuje alfa buňky
  • Glykogen / glukagon: aktivuje alfa buňky, které aktivují beta buňky a delta buňky
  • Somatostatin: inhibuje alfa buňky a beta buňky

Velký počet Receptory spojené s G proteinem (GPCR) regulují sekreci inzulínu, glukagonu a somatostatinu z ostrůvků pankreatu,[13] a některé z těchto GPCR jsou cílem léků používaných k léčbě diabetu typu 2 (ref agonisté receptoru GLP-1, inhibitory DPPIV).

  • Myší ostrůvek imunologicky zbarvený pro pankreatický polypeptid

  • Myší ostrůvek imunobarvený pro inzulín

  • Myší ostrůvek imunobarvený pro glukagon

Elektrická aktivita

Elektrická aktivita pankreatických ostrůvků byla studována pomocí svorka techniky. Ukázalo se, že chování buněk v intaktních ostrůvcích se významně liší od chování rozptýlených buněk.[14]

Klinický význam

Cukrovka

The beta buňky sekrece pankreatických ostrůvků inzulín, a tak hrají významnou roli v cukrovka. Předpokládá se, že jsou zničeny imunitními útoky. Existují však také náznaky, že beta buňky nebyly zničeny, ale staly se pouze nefunkčními.[Citace je zapotřebí ]

Transplantace

Protože beta buňky v ostrůvcích pankreatu jsou selektivně ničeny autoimunitním procesem v cukrovka 1. typu, kliničtí pracovníci a výzkumní pracovníci aktivně provádějí transplantaci ostrůvků jako prostředek k obnovení fyziologické funkce beta buněk, který by nabídl alternativu k úplnému transplantace slinivky břišní nebo umělý pankreas.[15][16] Na počátku 70. let se transplantace ostrůvků ukázala jako životaschopná alternativa pro léčbu inzulínu vyžadujícího cukrovku se stálým pokrokem v posledních třech desetiletích.[17] Nedávné klinické studie ukázaly, že nezávislost na inzulínu a zlepšení metabolické kontroly lze reprodukovatelně získat po transplantaci kadaverózních dárcovských ostrůvků pacientům s nestabilní diabetes typu 1.[16]

Lidé s vysokým BMI jsou nevhodnými dárci pankreatu kvůli větším technickým komplikacím během transplantace. Je však možné izolovat větší počet ostrůvků kvůli jejich větší slinivce břišní, a proto jsou vhodnějšími dárci ostrůvků.[18]

Transplantace ostrůvků zahrnuje pouze přenos tkáně skládající se z beta buněk, které jsou nezbytné k léčbě tohoto onemocnění. Představuje tedy výhodu oproti transplantaci celého pankreatu, která je technicky náročnější a představuje riziko například pankreatitidy vedoucí ke ztrátě orgánů.[18] Další výhodou je, že pacienti nevyžadují celkovou anestezii.[19]

Transplantace ostrůvků u diabetu 1. typu v současné době vyžaduje silný účinek imunosuprese zabránit hostiteli odmítnutí dárcovských ostrůvků.[20]

Ostrůvky jsou transplantovány do portální žíly, která je poté implantována do jater.[18] Existuje riziko trombózy větví portální žíly a nízká hodnota přežití ostrůvků několik minut po transplantaci, protože vaskulární hustota v tomto místě je po operaci o několik měsíců nižší než u endogenních ostrůvků. Neovaskularizace je tedy klíčem k přežití ostrůvků, což je podporováno například VEGF produkovaným ostrůvky a vaskulárními endoteliálními buňkami.[10][19] Intraportální transplantace však má některé další nedostatky, a proto se zkoumají další alternativní místa, která by poskytovala lepší mikroprostředí pro implantaci ostrůvků.[18] Výzkum transplantací ostrůvků se také zaměřuje na zapouzdření ostrůvků, imunosupresi bez CNI (inhibitor kalcineurinu), biomarkery poškození ostrůvků nebo nedostatek dárců ostrůvků.[21]

Alternativní zdroj beta buněk, jako jsou buňky produkující inzulín dospělé kmenové buňky nebo progenitorové buňky přispělo by k překonání nedostatku dárcovských orgánů k transplantaci. Oblast regenerativní medicíny se rychle vyvíjí a nabízí velkou naději pro nejbližší budoucnost. Cukrovka typu 1 je však výsledkem autoimunitní destrukce beta buněk v pankreatu. Účinná léčba proto bude vyžadovat sekvenční integrovaný přístup, který kombinuje adekvátní a bezpečné imunitní intervence s regeneračními přístupy k beta buňkám.[22] Bylo také prokázáno, že alfa buňky mohou spontánně změnit osud a transdiferencovat na beta buňky u zdravých i diabetických lidských a myších pankreatických ostrůvků, což je možný budoucí zdroj pro regeneraci beta buněk.[23] Ve skutečnosti bylo zjištěno, že morfologie ostrůvků a endokrinní diferenciace spolu přímo souvisejí.[24] Endokrinní progenitorové buňky se diferencují migrací v soudržnosti a vytvářením prekurzorů ostrůvků podobných budům, neboli „poloostrovů“, ve kterých alfa buňky tvoří vnější vrstvu poloostrova a beta buňky se tvoří později pod nimi.

Další obrázky

  • Pankreatické ostrůvky, světlejší tkáň mezi tmavšími, acinár pankreatická tkáň, hemalum-eosin skvrna.

  • Ilustrace psa slinivky břišní. 250x.

  • Strukturální rozdíly mezi krysa ostrůvky (nahoře) a lidé ostrůvky (dole) a také břišní část (vlevo) a hřbetní část (vpravo) slinivka břišní. Různé typy buněk jsou barevně odlišeny. Ostrůvky hlodavců vykazují na rozdíl od lidských charakteristiku inzulín jádro.

Viz také

Reference

  1. ^ Langerhans P (1869). "Beitrage zur mikroscopischen anatomie der bauchspeichel druse". Zahajovací práce. Berlín: Gustav Lange.
  2. ^ Barrett KE, Boitano S, Barman SM, Brooks HL (2009-07-22). Ganongova recenze lékařské fyziologie (23 ed.). McGraw Hill Medical. str.316. ISBN  978-0-07-160568-7.
  3. ^ Funkční anatomie endokrinního pankreatu
  4. ^ Pour, Parviz M .; Standop, Jens; Batra, Surinder K. (leden 2002). „Jsou buňky ostrůvků strážci pankreatu?“. Pankreatologie. 2 (5): 440–448. doi:10.1159/000064718. PMID  12378111. S2CID  37257345.
  5. ^ A b Sleisenger, editoval Mark Feldman, Lawrence S. Friedman, Lawrence J. Brandt; konzultující redaktor, Marvin H. (2015). Patofyziologie gastrointestinálních a jaterních chorob společnosti Sleisenger & Fordtran, diagnostika, léčba (10. vydání). St. Louis, Missouri: Elsevier Health Sciences. ISBN  978-1-4557-4989-8.CS1 maint: další text: seznam autorů (odkaz)
  6. ^ Elayat AA; el-Naggar MM; Tahir M; Bassam dahrouj (1995). „Imunocytochemická a morfometrická studie pankreatických ostrůvků potkanů“. Anatomy Journal. 186. (Pt 3) (Pt 3): 629–37. PMC  1167020. PMID  7559135.
  7. ^ A b Brissova M, Fowler MJ, Nicholson WE, Chu A, Hirshberg B, Harlan DM, Powers AC (2005). "Hodnocení architektury a složení ostrůvků lidského pankreatu pomocí laserového skenování konfokální mikroskopie". Journal of Histochemistry and Cytochemistry. 53 (9): 1087–97. doi:10.1369 / jhc.5C6684.2005. PMID  15923354.
  8. ^ Ichii H, Inverardi L, Pileggi A, Molano RD, Cabrera O, Caicedo A, Messinger S, Kuroda Y, Berggren PO, Ricordi C (2005). „Nová metoda pro hodnocení buněčného složení a životaschopnosti beta-buněk v přípravcích lidských ostrůvků“. American Journal of Transplantation. 5 (7): 1635–45. CiteSeerX  10.1.1.578.5893. doi:10.1111 / j.1600-6143.2005.00913.x. PMID  15943621. S2CID  234176.
  9. ^ A b Cabrera O, Berman DM, Kenyon NS, Ricordi C, Berggren PO, Caicedo A (2006). „Jedinečná cytoarchitektura lidských ostrůvků pankreatu má důsledky pro funkci buněk ostrůvků.“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 103 (7): 2334–9. Bibcode:2006PNAS..103.2334C. doi:10.1073 / pnas.0510790103. ISSN  1091-6490. PMC  1413730. PMID  16461897.
  10. ^ A b C Jansson, Leif; Barbu, Andreea; Bodin, Birgitta; Drott, Carl Johan; Espes, Daniel; Gao, Xiang; Grapensparr, Liza; Källskog, Örjan; Lau, Joey; Liljebäck, Hanna; Palm, Fredrik (04.04.2016). „Průtok krve ostrůvkem pankreatu a jeho měření“. Upsala Journal of Medical Sciences. 121 (2): 81–95. doi:10.3109/03009734.2016.1164769. ISSN  0300-9734. PMC  4900068. PMID  27124642.
  11. ^ Kelly, Catriona; McClenaghan, Neville H .; Flatt, Peter R. (2011). „Role struktury ostrůvků a buněčných interakcí při kontrole sekrece inzulínu“. Ostrůvky. 3 (2): 41–47. doi:10,4161 / isl.3.2.14805. PMID  21372635.
  12. ^ Wang, Michael B .; Bullock, John; Boyle, Joseph R. (2001). Fyziologie. Hagerstown, MD: Lippincott Williams & Wilkins. str. 391. ISBN  978-0-683-30603-3.
  13. ^ Amisten, S; Salehi, A; Rorsman, P; Jones, PM; Persaud, SJ (2013). „Atlas a funkční analýza receptorů spřažených s G-proteinem v lidských Langerhansových ostrůvcích“. Pharmacol Ther. 139 (3): 359–91. doi:10.1016 / j.pharmthera.2013.05.004. PMID  23694765.
  14. ^ Pérez-Armendariz M, Roy C, Spray DC, Bennett MV (1991). "Biofyzikální vlastnosti mezerových spojů mezi čerstvě rozptýlenými páry myších pankreatických beta buněk". Biofyzikální deník. 59 (1): 76–92. Bibcode:1991BpJ .... 59 ... 76P. doi:10.1016 / S0006-3495 (91) 82200-7. PMC  1281120. PMID  2015391.
  15. ^ Meloche RM (2007). „Transplantace pro léčbu cukrovky 1. typu“. World Journal of Gastroenterology. 13 (47): 6347–55. doi:10,3748 / wjg.13.6347. PMC  4205453. PMID  18081223.
  16. ^ A b Hogan A, Pileggi A, Ricordi C (2008). „Transplantace: současný vývoj a budoucí směry; budoucnost transplantace klinických ostrůvků jako lék na cukrovku“. Frontiers in Bioscience. 13 (13): 1192–205. doi:10.2741/2755. PMID  17981623.
  17. ^ Piemonti L, Pileggi A (2013). „25 let automatizované metody izolace ostrůvků Ricordi“. CellR4. 1 (1): 8–22. PMC  6267808. PMID  30505878.
  18. ^ A b C d Niclauss, Nadja; Meier, Raphael; Bédat, Benoît; Berishvili, Ekaterine; Berney, Thierry (2016-01-27), Stettler, C .; Kristus, E .; Diem, P. (eds.), „Náhrada beta-buněk: transplantace pankreatu a buněk ostrůvků“, Endokrinní vývoj, S. Karger AG, 31: 146–162, doi:10.1159/000439412, ISBN  978-3-318-05638-9, PMID  26824893, vyvoláno 2020-09-11
  19. ^ A b Hazard, Anissa; Pepper, Andrew R .; Bruni, Antonio; Shapiro, A. M. James (04.03.2018). „Cesta transplantace buněk ostrůvků a budoucí vývoj“. Ostrůvky. 10 (2): 80–94. doi:10.1080/19382014.2018.1428511. ISSN  1938-2014. PMC  5895174. PMID  29394145.
  20. ^ Chatenoud L (2008). „Chemická imunosuprese při transplantaci ostrůvků - přítel nebo nepřítel?“. New England Journal of Medicine. 358 (11): 1192–3. doi:10.1056 / NEJMcibr0708067. ISSN  0028-4793. PMID  18337609.
  21. ^ Chang, Charles A .; Lawrence, Michael C .; Naziruddin, Bashoo (říjen 2017). "Aktuální problémy při alogenní transplantaci ostrůvků". Aktuální názor na transplantaci orgánů. 22 (5): 437–443. doi:10.1097 / MOT.0000000000000448. ISSN  1087-2418. PMID  28692442. S2CID  37483032.
  22. ^ Pileggi A, Cobianchi L, Inverardi L, Ricordi C (2006). „Překonání problémů, které nyní omezují transplantaci ostrůvků: sekvenční integrovaný přístup“. Annals of the New York Academy of Sciences. 1079 (1): 383–98. Bibcode:2006NYASA1079..383P. doi:10.1196 / annals.1375.059. ISSN  0077-8923. PMID  17130583. S2CID  33009393.
  23. ^ van der Meulen, T .; Mawla, A.M .; DiGruccio, M.R .; Adams, M.W .; Nies, V .; Dolleman, S .; Liu, S .; Ackermann, A.M .; Caceres, E .; Hunter, A.E .; Kaestner, K.H .; Donaldson, C.J .; Huising, M.O. (2017). „Panenské beta buňky přetrvávají po celý život v neogenním výklenku na pankreatických ostrůvcích“. Buněčný metabolismus. 25 (4): 911–926. doi:10.1016 / j.cmet.2017.03.017. PMID  28380380.
  24. ^ Sharon, N .; Chawla, R .; Mueller, J .; Vanderhooft, J .; Whitehorn, L.J .; Rosenthal, B .; Gürtler, M .; Estanboulieh, R.R .; Shvartsman, D .; Gifford, D.K .; Trapnell, C .; Melton, D. (2019). „Poloostrovní struktura koordinuje asynchronní diferenciaci s morfogenezí za vzniku pankreatických ostrůvků“. Buňka. 176 (4): 790–804.e13. doi:10.1016 / j.cell.2018.12.003. ISSN  0092-8674. PMC  6705176. PMID  30661759.

externí odkazy