А клетки поджелудочной железы синтезируют

Клетки поджелудочной железы способны к перемене участи

Нехватку инсулина при диабете могут восполнить перевоспитанные клетки, которые раньше никакого инсулина не синтезировали.

Инсулин вырабатывает поджелудочная железа, но это далеко не единственный её гормон. Эндокринные клетки поджелудочной производят ещё и глюкагон, чьё действие противоположно инсулину (глюкагон повышает уровень глюкозы в крови), и панкреатический полипептид, который регулирует пищеварение, и гормон грелин, который называют одним из «гормонов голода», и ещё некоторые другие.

(Поджелудочная также синтезирует немногие пищеварительные ферменты, которые выбрасывает в кишечник, но речь сейчас не о них.) Клетки, которые их синтезируют, называются α, β, δ, ε и PP. Они собраны в скопления – так называемые островки Лангерганса, причём в каждом островке есть клетки разных типов.

Бета-клетки, которые синтезируют инсулин, при диабете портятся и гибнут. Их пытаются восстанавливать с помощью разных биотехнологических методов, чаще всего – с помощью стволовых клеток. Однако не так давно исследователи из Женевского университета показали, что другие эндокринные клетки поджелудочной могут сами начинать синтезировать инсулин, замещая бета-клетки. Те эксперименты ставили на клетках мышей, но буквально на днях в Nature вышла новая работа, в которой говорится, что к перемене участи способны и человеческие клетки.

Исследователи взяли образцы клеток из островков Лангерганса у здоровых людей и больных диабетом; для эксперимента отобрали α-клетки, которые обычно синтезируют глюкагон, и PP-клетки, синтезирующие панкреатический полипептид. В клетки ввели краситель, который позволял следить за синтезом инсулина. Затем из этих клеток слепили искусственные островки Лангерганса, состоявшие из клеток только одного типа (α или PP).

Оказалось, что в таких островках клетки сами по себе активировали некоторые гены, необходимые для продукции инсулина. То есть клетки чувствовали, что рядом с ними не хватает инсулиновых β-клеток, и старались их нехватку восполнить. Но для того, чтобы клетки действительно начали синтезировать инсулин, нужно было их дополнительно подтолкнуть – им вводили гены, кодировавшие белки, которые были необходимы для активации одного-двух ключевых инсулиновых генов. У β-клеток эти гены-регуляторы работают и так, но с их коллегами, которые обычно заняты другими гормонами, требовалось предпринять вот такие дополнительные шаги.

И клетки действительно занялись инсулином: через неделю его синтезировали и секретировали уже 30% α-клеток. РР-клетки в этом смысле были даже более эффективны, они даже научились чувствовать глюкозу и синтезировать инсулин в ответ. Причём гормональную специализацию меняли как клетки от здоровых людей, так и от диабетиков, то есть диабет никак не влиял на потенциальную способность других клеток поджелудочной синтезировать инсулин. А когда такие клетки пересадили мышам с диабетом, то симптомы болезни у животных исчезли, уровень сахара пришёл в норму, а сами клетки продолжали работать и спустя полгода после пересадки.

Авторы работы отдельно отмечают, что клетки не перерождались в клетки другого типа, то есть альфа оставались альфами, а не бетами. Как известно, диабет первого типа возникает из-за аутоиммунной реакции на инсулиновые β-клетки. Но на α-клетки иммунитет раздражаться не должен, и если заставить их производить инсулин, то это стало бы удачным решением проблемы диабета (по меньшей мере, первого типа).

Исследователи устроили встречу таким α-клеткам с Т-лимфоцитами от больных диабетом – и лимфоциты лишь в очень слабой степени отреагировали на α-клетки. Так что такое перевоспитание клеток поджелудочной железы действительно могло бы помочь в некоторых болезнях, связанных обменом веществ; нужно лишь найти метод перевоспитания, который можно было бы ввести в повседневную клиническую практику.

По материалам MedicalXpress.

Читайте также:

Как помочь поджелудочной железе восстановиться при диабете

С помощью особых молекул можно избавить клетки поджелудочной железы одновременно от проблем с иммунной системой и от проблем, вызванных повышенной концентрацией глюкозы в крови.

Читать целиком

Случайная статья

В 19 веке молодой ученый из Германии обнаружил неоднородность тканей поджелудочной железы. Клетки, отличавшиеся от основной массы, располагались небольшими скоплениями, островками. Группы клеток в дальнейшем назвали именем патологоанатома — островки Лангерганса (ОЛ).

Их доля в общем объеме тканей составляет не более 1-2%, однако эта небольшая часть железы выполняет свою функцию, отличную от пищеварительной.

Предназначение островков Лангерганса

Основная часть клеток поджелудочной железы (ПЖ) вырабатывает ферменты, способствующие пищеварению. Функция островных скоплений другая – они синтезируют гормоны, поэтому их относят к эндокринной системе.

Таким образом, поджелудочная железа является частью двух основных систем организма – пищеварительной и эндокринной. Островки являются микроорганами, вырабатывающими 5 видов гормонов.

Большая часть панкреатических групп расположены в хвостовой части поджелудочной железы, хотя хаотичные, мозаичные вкрапления захватывает всю экзокринную ткань.

ОЛ отвечают за регулирование углеводного обмена и поддерживают работу других эндокринных органов.

Гистологическое строение

Каждый островок представляет собой самостоятельно функционирующий элемент. Вместе они составляют сложный архипелаг, который составлен из отдельных клеток и более крупных образований. Размеры их значительно различаются – от одной эндокринной клетки до зрелого, крупного островка (>100 мкм).

В панкреатических группах выстроена иерархия расположения клеток, их 5 видов, все выполняют свою роль. Каждый островок окружен соединительной тканью, имеет дольки, где находятся капилляры.

В центре расположены группы бета-клеток, по краям образований – альфа и дельта-клетки. Чем больше размер островка, тем больше в нем периферийных клеток.

Островки не имеют протоков, вырабатываемые гормоны выводятся по системе капилляров.

Разновидности клеток

Разные группы клеток продуцируют свой вид гормона, регулируя пищеварение, липидный и углеводный обмен.

1. Альфа-клетки. Эта группа ОЛ расположена по краю островков, их объем составляет 15-20% от общего размера. В них происходит синтез глюкагона – гормона, регулирующего количество глюкозы в крови.
2. Бета-клетки. Группируются в центре островков и составляют большую часть их объема, 60- 80%. Они синтезируют инсулин, около 2 мг в сутки.
3. Дельта-клетки. Отвечают за выработку соматостатина, их от 3 до 10%.
4. Эпсилон-клетки. Количество от общей массы не более 1%. Их продукт – грелин.
5. PP-клетки. Гормон панкреатический полипептид вырабатывается этой частью ОЛ. Составляют до 5% островков.

С течением жизни удельный вес эндокринной составляющей поджелудочной железы сокращается – от 6% в первые месяцы жизни до 1-2 % к 50-ти годам.

Гормональная активность

Гормональная роль поджелудочной железы велика.

Синтезированные в маленьких островках активные вещества током крови доставляются в органы и регулируют метаболизм углеводов:

1. Основной задачей инсулина является минимизация уровня сахара в крови. Он увеличивает всасывание глюкозы клеточными оболочками, ускоряет ее окисление и помогает сохранению в виде гликогена. Нарушение синтеза гормона приводит к развитию диабета 1 типа. При этом анализы крови показывают наличие антител к вета-клеткам. Сахарный диабет 2 типа развивается, если снижается чувствительность тканей к инсулину.
2. Глюкагон выполняет противоположную функцию – увеличивает уровень сахара, регулирует выработку глюкозы в печени, ускоряет расщепление липидов. Два гормона, дополняя действие друг друга, гармонируют содержание глюкозы – вещества, обеспечивающего жизнедеятельность организма на клеточном уровне.
3. Соматостатин замедляет действие многих гормонов. При этом происходит снижение скорости всасывания сахара из пищи, уменьшение синтеза пищеварительных ферментов, снижение количества глюкагона.
4. Панкреатический полипептид снижает количество ферментов, замедляет выброс желчи и билирубина. Считается, что он останавливает расход пищеварительных ферментов, сохраняя их до очередного приема пищи.
5. Грелин считается гормоном голода или сытости. Его выработка дает сигнал организму о чувстве голода.

Количество вырабатываемых гормонов зависит от полученной с пищей глюкозы и скорости ее окисления. При увеличении ее количества выработка инсулина увеличивается. Синтез запускается при концентрации 5,5 ммоль/л в плазме крови.

Спровоцировать выработку инсулина может не только прием пищи. У здорового человека максимальная концентрация отмечается в период сильных физических напряжений, стрессов.

Эндокринная часть ПЖ вырабатывает гормоны, которые оказывают решающее влияние на весь организм. Патологические изменения ОЛ способны нарушить работу всех органов.

Видео о задачах инсулина в организме человека:

Поражение эндокринной части поджелудочной железы и ее лечение

Причиной поражения ОЛ могут быть генетическая предрасположенность, инфекции и отравления, воспалительные заболевания, иммунные проблемы.

В результате происходит прекращение или значительное снижение выработки гормонов разными клетками островков.

В результате этого могут развиться:

1. СД 1 типа. Характеризуется отсутствием или дефицитом инсулина.
2. СД 2 типа. Определяется неспособностью организма воспользоваться выработанным гормоном.
3. Гестационный диабет развивается во время беременности.
4. Другие типы сахарного диабета (MODY).
5. Нейроэндокринные опухоли.

Основные принципы лечения сахарного диабета 1 типа заключаются во введение в организм инсулина, выработка которого нарушена или снижена. Применяют два вида инсулинов – быстрый и длительного действия. Последний вид имитирует выработку гормона ПЖ.

СД 2 типа требует строгого соблюдения диеты, умеренных физических упражнений и приема препаратов, способствующих сжиганию сахара.

Во всем мире наблюдается рост заболеваемости диабетом, его уже называют чумой 21 века. Поэтому медицинские исследовательские центры ищут способы борьбы с заболеваниями островков Лангерганса.

Процессы в поджелудочной железе развиваются быстро и приводят к отмиранию островков, которые должны синтезировать гормоны.

В последние годы стало известно:

• стволовые клетки, пересаженные на ткань ПЖ, хорошо приживаются и способны в дальнейшем продуцировать гормон, так как начинают работать как бета-клетки;
• ОЛ вырабатывают больше гормонов, если удалить часть железистой ткани ПЖ.

Это позволяет пациентам отказаться от постоянного приема лекарственных средств, строгой диеты и вернуть нормальный образ жизни. Проблемой остается иммунная система, которая может отторгнуть подсаженные клетки.

Еще одним возможным способом лечения рассматривается пересадка от донора части островковой ткани. Этот способ заменяет установку искусственной ПЖ или ее полную пересадку от донора. При этом удается остановить прогрессирование заболевания и нормализовать глюкозу в крови.

Проведены успешные операции, после которых у больных с диабетом 1 типа отпала необходимость во введении инсулина. Орган восстановил популяцию бета-клеток, синтез собственного инсулина возобновился. После операции была проведена иммуносупрессивная терапия, чтобы не допустить отторжения.

Видео-материал о функциях глюкозы и заболевании диабетом:

Медицинские институты работают над изучением возможности пересадки поджелудочной железы от свиньи. Первые средства для лечения сахарного диабета как раз использовали части поджелудочной железы свиней.

Ученые сходятся на том, что необходимы исследования особенностей строения и работы островков Лангерганса из-за большого количества важных функций, которые выполняют синтезируемые в них гормоны.

Постоянный прием искусственных гормонов не помогает победить болезнь и ухудшает качество жизни пациента. Поражение этой маленькой части ПЖ вызывает глубокие нарушения работы всего организма, поэтому исследования продолжаются.

Желчный пузырь

Желчный пузырь – это тонкостенный орган, вмещающий 40-70 мл желчи. Его стенка состоит из трех оболочек: слизистой, мышечной и адвентициальной. Слизистая оболочка образует многочисленные складки, состоящие из выстилающего их однослойного призматического эпителия и подлежащей собственной пластинки. Эпителиоциты являются секреторными клетками, в которых синтезируется и выделяется на поверхность слизь, защищающая его от агрессивных компонентов желчи. Эпителиоциты на апикальном конце имеют микроворсинки и всасывают из желчи соли и воду. В эпителии имеются бокаловидные клетки, а в области шейки пузыря в собственной пластике располагаются альвеолярно-трубчатые железы, вырабатывающие слизь. Мышечная оболочка состоит из пучков гладких миоцитов, расположенных в виде сети с преимущественно циркулярной ориентацией. В области шейки мышечная ткань образует сфинктер. Наружная оболочка адвентициальная со стороны печени и се розная со стороны брюшной полости.

Функции печени:

1. Желчеобразовательная функция. Желчные кислоты желчи образуются гепатоцитами из холестерина и эмульгирует жиры в кишечнике, способствуя их всасыванию. Попадая в кровь, они выполняют роль биологически активных веществ с широким спектром действия.

2. Синтетическая: образование большинства белков крови: фибриногена, альбуминов, про тромбина.

3. Дезинтоксикационная: разрушение ядов, гормонов, аминов, лекарственных препаратов, поступающих с кровью после всасывания в желудке и кишечнике. В печени из токсического аммиака образуется нетоксичная мочевина, выделяемая с мочой.

4. Барьерно-защитнаяфункция: обезвреживание клетками Купфера поступивших с кровью микроорганизмов.

5. Депонируетгликоген, жирорастворимые витамины (А, D, E, К), кровь.

6. Кроветворная в эмбриональный период.

Регенерация печени. После удаления части печени число делящихся клеток в ней резко возрастает. Для этого в митоз вступают гепатоциты, находящиеся в G0 фазе митотического цикла. Одновременно происходит и деление полиплоидных клеток с образованием диплоидных. В результате этих процессов число клеток быстро нарастает, что приводит к восстановлению печени. Печень может полностью восстановиться даже при удалении 90% её объёма.

Это смешанная железа, состоящая их экзокринного и эндокринного отделов.

Функции. Экзокринный отдел продуцирует панкреатический сок, содержащий пищеварительные ферменты (трипсин, липазу, амилазу, сахаразу, мальтазу, лактазу и др.) и поступающий по выводному протоку в 12-перстную кишку, где участвуют в расщеплении белков, жиров и углеводов до простых мономеров, всасывающихся в кровь. Кроме ферментов, в панкреатическом соке содержатся бикарбонаты и минеральные вещества. В эндокринном отделе синтезируются 5 гормонов.

Строение. Поджелудочная железа – паренхиматозный орган. Снаружи она покрыта тонкой соединительнотканной капсулой, сращенной с брюшиной. Отходящие от капсулы нежные прослойки соединительной ткани разделяют её на дольки, 97% которых составляет экзокринная часть и 3% – эндокринная.

Экзокринная часть представляет собой сложную альвеолярно-трубчатую железу, структурно-фукнкциональной единицей которой является ацинус, состоящий из концевого секреторного отдела и вставочного протока. Вставочные протоки представляют начало системы выводных протоков железы. Панкреатический ацинус образован 8-12 ациноцитами и центроацинозными клетками. Ациноциты лежат на базальной мембране, имеют коническую форму и выраженную полярность: расширенный базальный полюс и суженный апикальный. Базальный полюс из-за сильно развитой гранулярной цитоплазматической сети окрашивается равно мерно базофильно и поэтому называется гомогенным. Апикальный отдел окрашивается оксифильно и называется зимогенным, так как содержит гранулы зимогена, диаметром до 30 нм, содержащие ферменты в неактивной форме. Главной функцией ациноцитов является выработка пищеварительных ферментов, активация которых происходит в полости 12-перстной кишки. В условиях патологии или сильной стимуляции экзокринного отдела (употребление большого количества жирной пищи на фоне алкоголя) активация ферментов может происходить внутри железы, что ведет к разрушению ее паренхимы и развитию панкреатита.

Секреторная деятельность пан креатоцита проходит циклически, с длительностью в среднем 1,5-2 часа. Секреторный цикл состоит из фаз: поглощение исходных веществ, синтез секрета, его накопление и выведение.

Секрет из панкреатоцитов поступает во вставочный отдел, стенка которого выстлана однослойным плоским или кубическим эпителием, лежащим на базальной мембране. Последние, в случае вхождения внутрь секреторного от дела (ацинуса), называются центроацинозными клетками. Сливаясь, вставочные протоки образуют внутридольковые протоки, выстланные однослойным кубическим эпителием. Междольковыепротоки, располагающиеся в соединительнотканных прослойках между дольками, образуют общий выводной проток железы, проходящий от хвоста до головки и впадающий вместе с общим желчным протоком в 12-перстную кишку. Слизистая оболочка протоков образована призматическим эпителием, содержащим бокаловидные клетки и эндокриноциты (И-клетки) и собственной соединительнотканной пластинкой. Эндокриноциты вырабатывают панкреозимин (холецистокинин), стимулирующий секрецию ациноцитов поджелудочной железы и вы деление желчи печенью.

Эндокринная часть, составляющая до 3% массы органа, имеет вид небольших клеточных скоплений – панкреатических островков, описанных П. Лангергансом в 1869 году. Панкреатических островков больше в хвосте железы. Общее количество островков достигает 2 млн., размер их – 0,1-0,3мм. Островки окружены нежной соединительнотканной оболочкой, состоят из эндокриноцитов – инсулоцитов, окруженных гемокапиллярами фенестрированного типа, в которые выделяются синтезированные в инсулоцитах гормоны.

Инсулоциты имеют небольшие размеры. Их цитоплазма окрашивается слабо, поэтому на фоне интенсивно окрашенной экзокринной части они выглядят светлее. Различают пять типов инсулоцитов: В-клетки (базофильные), А-клетки (ацидофильные), D-клетки (дендритические), D1-клетки (аргирофильные) и РР-клетки.

В-клетки наиболее многочисленны в островках (70-75%) и располагаются в центре, окрашиваясь базофильно. Их гранулы диаметром 270 нм не растворяются в воде, а хорошо растворяются в спирте, содержат гормон инсулин. Основная функция последнего заключается в увеличении проницаемости клеточных мембран для глюкозы, что приводит к её поглощению тканями, уменьшению её содержания в крови и образованию гликогена. При дефиците инсулина клетки не усваивают глюкозу, что приводит к резкому увеличению её в крови и выведению с мочой (сахарный диабет).

А-клеткисоставляют 20-25% инсулоцитов и занимают периферическое положение в островке. Они крупнее В-клеток. Их гранулы, имеющие 230 нм в диаметре, окрашиваются оксифильно, легко растворяются в воде, а не в спирте, и содержат гормон глюкагон, являющийся антагонистом инсулина. Под воздействием глюкагона происходит расщепление гликогена в клетках (гепатоцитах, миоцитах, мышечных волокнах и пр.), что приводит к увеличению уровня глюкозы в крови.

Д-клетки (дендритные) немногочисленны (5-10%), отростчатые, их гранулы размером 325 нм. Они образуют гормон соматостатин, который тормозит выделение инсулина и глюкагона В- и А-клетками, а также синтез ферментов в панкреатоцитах железы.

Д1–клетки в островке встречаются в небольшом количестве, содержат мелкие (160 нм) аргирофильные гранулы с узким светлым ободком. Эти клетки продуцируют вазоактивный интестинальный полипептид (VIP), который снижает артериальное давление и стимулирует выделение панкреатического сока и гормонов поджелудочной железы.

РР-клеткиимеют полигональную форму и содержат мелкие гранулы (140 нм). Их количество в островке составляет 2-5%. Они выделяют пакреатический полипептид, стимулирующий выделение поджелудочного и желудочного сока.

В дольках поджелудочной железы встречаются также промежуточные или ацинозно-инсулярные клетки. Последние располагаются группами между ацинусами и островками и их клетки содержат как зимогенные гранулы, так и гранулы, свойственные для А-, В- и Д-инсулоцитов. Предполагают, что они одновременно выделяют в кровь ферменты и гормоны.