Островковый аппарат поджелудочной железы. Островки лангерганса поджелудочной железы

Группы таких клеток были обнаружены еще в 1869 ученым Паулом Лангергансом, в честь которого и названы. Клетки островков концентрированы преимущественно в хвосте поджелудочной железы и составляют 2% от массы органа. Всего в паренхиме насчитывается около 1 млн. островков.

Из каких клеток состоят островки?

Островки Лангерганса имеют в составе разные, морфологически и функционально, клетки.

Эндокринный сегмент поджелудочной железы включает :

• Альфа-клетки – продуцируют глюкагон, который является антагонистом инсулина и обеспечивает повышение уровня глюкозы в плазме крови. Занимают 20% от массы остальных клеток.
• Бета-клетки – синтезируют инсулин и амелин. Они составляют 80% от массы островка.
• Дельта-клетки – обеспечивают выработку соматостатина, который может угнетать секрецию других желез. Этих клеток от 3 до 10% от общей массы.
• РР-клетки – продуцируют панкреатический полипептид. Он отвечает за усиление желудочной секреции и подавление функции поджелудочной железы.
• Эпсилон-клетки – выделяют грелин, который отвечает за возникновение чувства голода.

Зачем нужны островки и как они устроены?

Островки Лангерганса отвечают за поддержание баланса углеводов в организме и работу других эндокринных органов. Они имеют обильное кровоснабжение, иннервируются блуждающими и симпатическими нервами. Среди островков находятся нейроинсулярные комплексы. Онтогенетически клетки островков образуются из эпителиальной ткани.

Островок имеет сложное строение и каждый из них является полноценным функционально активным образованием. Его структура способствует обмену биологически активными веществами между другими железами для одновременной секреции инсулина. Клетки островков размещены в виде мозаики, то есть, перемешаны между собой. Экзокринная структура поджелудочной железы может быть представлена скоплениями нескольких клеток и крупными островками.

Известно, что зрелый островок в паренхиме имеет упорядоченную организацию. Он окружен соединительной тканью, имеет дольки, а внутри проходят кровеносные капилляры. Центр дольки заполнен бета-клетками, а на периферии расположились альфа- и дельта-клетки. Можно сказать, что строение островка напрямую связано с его размером.

В чем заключается эндокринная функция островков и почему против них образуются антитела?
При взаимодействии островковых клеток формируется механизм обратной связи. Клетки оказывают влияние на рядом расположенные:

• Инсулин оказывает активирующее влияние на бета-клетки и угнетает альфа-клетки.
• Глюкагон активирует альфа-клетки, которые в свою очередь воздействуют на дельта-клетки.
• Соматостатин угнетает работу альфа- и бета-клеток.

При нарушении иммунных механизмов против бета-клеток образуются антитела, которые их разрушают и приводят к развитию сахарного диабета.

Для чего делают пересадку островков?

Трансплантация островкового аппарата служит достойной альтернативой пересадке поджелудочной железы или установке искусственного органа. Такое вмешательство дает шанс больным сахарным диабетом восстановить структуру бета-клеток. Проводились клинические исследования, в которых больным сахарным диабетом 1 типа были пересажены островковые клетки от доноров. В результате испытаний, выявлено, что такое вмешательство приводит к восстановлению регуляции уровня углеводов. Больным сахарным диабетом проводится мощная иммуносупрессивная терапия, для предупреждения отторжения донорских тканей.

Имеет перспективу ксенотрансплантация – пересадка поджелудочной железы от свиньи. До открытия инсулина, экстракты из свиной поджелудочной использовали для лечения сахарного диабета. Известно, что инсулин человека и свиной отличается только одной аминокислотой.
Изучение строения и функции островков Лангерганса имеет большие перспективы, так как сахарный диабет развивается из-за поражения их структуры.

Полезное видео о поджелудочной железе

На картинке рядом с текстом представлено обобщенное описание эндокринных клеток островка Лангерганса , без указания их реальной позиции внутри него. На рисунке показана также структура фенестрированных капилляров и присутствующих в околокапиллярном пространстве автономных нервных волокон (HB) и нервных окончаний (НО).

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.

Гормоны поджелудочной железы. Островки Лангерганса. Соматостатин. Амилин. Регуляторные функции гормонов поджелудочной железы.

Эндокринную функцию в поджелудочной желез е выполняют скопления клеток эпителиального происхождения, получившие название островков Лангерганса и составляющие всего 1 -2 % массы поджелудочной железы - экзокринного органа, образующего панкреатический пищеварительный сок. Количество островков в железе взрослого человека очень велико и составляет от 200 тысяч до полутора миллионов.

В островках различают несколько типов клеток, продуцирующих гормоны: альфа-клетки образуют глюкагон , бета-клетки - инсулин , дельта-клетки - соматостатин , джи-клетки - гастрин и РР- или F-клетки - панкреатический полипептид . Помимо инсулина в бета-клетках синтезируется гормон амилин , обладающий противоположными инсулину эффектами. Кровоснабжение островков более интенсивно, чем основной паренхимы железы. Иннервация осуществляется постганлионарными симпатическими и парасимпатическими нервами, причем среди клеток островков расположены нервные клетки, образующие нейроинсулярные комплексы.

Инсулин синтезируется в эндоплазматическом ретикулуме бета-клеток вначале в виде пре-проинсулина, затем от него отщепляется 23-аминокис-лотная цепь и остающаяся молекула носит название проинсулина. В комплексе Гольджи проинсулин упаковывается в гранулы, в них осуществляется расщепление проинсулина на инсулин и соединительный пептид (С-пептид). В гранулах инсулин депонируется в виде полимера и частично в комплексе с цинком. Количество депонированного в гранулах инсулина почти в 10 раз превышает суточную потребность в гормоне. Секреция инсулина происходит путем экзоцитоза гранул, при этом в кровь поступает эквимолярное количество инсулина и С-пептида. Определение содержания последнего в крови является важным диагностическим тестом оценки секреторной способности (3-клеток.

Секреция инсулина является кальцийзависимым процессом. Под влиянием стимула - повышенного уровня глюкозы в крови - мембрана бета-клеток деполяризуется, ионы кальция входят в клетки, что запускает процесс сокращения внутриклеточной микротубулярной системы и перемещение гранул к плазматической мембране с последующим их экзоцитозом.

Секреторная функция разных клеток островков взаимосвязана, зависит от эффектов образуемых ими гормонов, в связи с чем островки рассматриваются как своеобразный «мини-орган» (рис. 6.21). Выделяют два вида секреции инсулина : базальную и стимулированную. Базальная секреция инсулина осуществляется постоянно, даже при голодании и уровне глюкозы крови ниже 4 ммоль/л.

Стимулированная секреция инсулина представляет собой ответ бета-клеток островков на повышенный уровень D-глюкозы в притекающей к бета-клеткам крови. Под влиянием глюкозы активируется энергетический рецептор бета-клеток, что увеличивает транспорт в клетку ионов кальция, активирует аденилатциклазу и пул (фонд) цАМФ. Через эти посредники глюкоза стимулирует выброс инсулина в кровь из специфических секреторных гранул. Усиливает ответ бета-клеток на действие глюкозы гормон двенадцатиперстной кишки - желудочный ингибиторный пептид (ЖИП). В регуляции секреции инсулина определенную роль играет и вегетативная нервная система. Блуждающий нерв и ацетилхолин стимулируют секрецию инсулина, а симпатические нервы и норадреналин через альфа-адренорецепторы подавляют секрецию инсулина и стимулируют выброс глюкагона.

Специфическим ингибитором продукции инсулина является гормон дельта-клеток островков - соматостатин . Этот гормон образуется и в кишечнике, где тормозит всасывание глюкозы и тем самым уменьшает ответную реакцию бета-клеток на глюкозный стимул. Образование в поджелудочной железе и кишечнике пептидов, аналогичных мосговым, например сомато-статина, подтверждает существование в организме единой APUD-системы. Секреция глюкагона стимулируется снижением уровня глюкозы в крови, гормонами желудочно-кишечного тракта (ЖИП гастрин, секретин, холе-цистокинин-панкреозимин) и при уменьшении в крови ионов Са2+. Подавляют секрецию глюкагона инсулин, соматостатин, глюкоза крови и Са2+. В эндокринных клетках кишечника образуется глюкагоноподобный пептид-1, стимулирующий всасывание глюкозы и секрецию инсулина после приема пищи. Клетки желудочно-кишечного тракта, продуцирующие гормоны, являются своеобразными «приборами раннего оповещения» клеток панкреатических островков о поступлении пищевых веществ в организм, требующих для утилизации и распределения участия панкреатических гормонов. Эта функциональная взаимосвязь нашла отражение в термине «гастро-энтеро-панкреатическая система ».

В этой статье расскажем, какие клетки входят в состав островков поджелудочной железы? Какова их функция и какие гормоны они выделяют?

Немного анатомии

В ткани поджелудочной железы находятся не только ацинусы, но и островки Лангерганса. Клетки этих образований не продуцируют ферменты. Их основная функция – вырабатывать гормоны.

Эти эндокринные клетки впервые обнаружены в 19 веке. Ученый, в честь которого названы эти образования, тогда был еще студентом.

В самой железе островков не так уж и много. Среди всей массы органа зоны Лангерганса составляют 1-2%. Однако, роль их велика. Клетки эндокринной части железы продуцируют 5 типов гормонов, которые регулируют пищеварение, углеводный обмен, ответ на стресс реакции. При патологии этих активных зон развивается одно из распространенных болезней 21 века – сахарный диабет. Кроме того, патология этих клеток вызывает синдром Золлингера-Эллисона, инсулиному, глюкоганому и другие редкие заболевания.

На сегодняшний день известно, что островки поджелудочной железы имеют 5 типов клеток. Подробнее поговорим об их функции ниже.

Альфа-клетки

Эти клетки составляют 15-20% от количества всех ячеек островков. Известно, что у человека больше альфа-клеток, чем у животных. Эти зоны выделяют гормоны, отвечающие за реакцию «бей и беги». Глюкагон, который образуется здесь, резко повышает уровень глюкозы, усиливает работу скелетных мышц, ускоряет работу сердца. Также глюкагон стимулирует выработку адреналина.

Глюкагон рассчитан на короткий срок воздействия. Он быстро разрушается в крови. Вторая значимая функция этого вещества – антагонизм инсулину. Глюкагон выделяется при резком снижении глюкозы в крови. Такие гормоны вводятся в стационарах пациентам с гипогликемическими состояниями и коме.

Бета-клетки

Эти зоны паренхиматозной ткани выделяют инсулин. Они самые многочисленные (около 80% клеток). Их можно встретить не только в островках, единичные зоны секреции инсулина есть в ацинусах и протоках.

Функция инсулина в снижении концентрации глюкозы. Гормоны делают мембраны клеток проницаемыми. Благодаря этому молекула сахара быстро попадает внутрь. Далее, они активируют цепь реакций выработки из глюкозы энергии (гликолиз) и отложении ее про запас (в виде гликогена), образования из нее жиров и белков. Если инсулин не выделяется клетками – развивается сахарный диабет 1 типа. Если гормон не действует на ткань – формируется сахарный диабет 2 типа.

Выработка инсулина – это сложный процесс. Его уровень могут повысить углеводы, поступившие с пищей, аминокислоты (особенно лейцин и аргинин). Инсулин повышается при увеличении кальция, калия и некоторых гормонально активных веществ (АКТГ, эстроген и другие).

В бета зонах также образуется С-пептид. Что это такое? Этим словом называют один из метаболитов, который образуется при синтезе инсулина. В последнее время у этой молекулы появилось важное клиническое значение. При образовании молекулы инсулина образуется одна молекула С-пептида. Но последний обладает более длительным сроком распада в организме (инсулин проживает не более 4 минут, а С-пептид около 20). С-пептид снижается при сахарном диабете 1 типа (изначально вырабатывается мало инсулина), а повышается при втором типе (инсулина много, а ткани на него не реагируют), инсулиноме.

Дельта-клетки

Это зоны поджелудочной ткани клеток Лангерганса, которые секретируют соматостатин. Гормон тормозит выделения ферментов. Также вещество замедляет другие органы эндокринной системы (гипоталамус и гипофиз). В клинике применяется синтетический аналог или Сандостатин. Препарат активно вводится при приступах панкреатита, операциях на панкреас.

В дельта клетках вырабатывается незначительное количество вазоактивного интестинального полипептида. Это вещество уменьшает образование соляной кислоты в желудке, и увеличивает содержание пепсиногена в желудочном соке.

PP-клетки

Эти участки зон Лангерганса продуцируют панкреатический полипептид. Это вещество тормозит активность поджелудочной ткани и стимулирует работу желудка. РР клеток очень мало – не больше 5 %.

Эпсилон-клетки

Последние участки зон Лангерганса чрезвычайно редкие – это менее 1% от общего пула. Они синтезируют грелин. Этот гормон возбуждает аппетит. Кроме панкреасгрелин продуцируют легкие, почки, кишечник и половые органы.