Строение островков поджелудочной железы
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.
- 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.
- Бета-клетки. Группируются в центре островков и составляют большую часть их объема, 60- 80%. Они синтезируют инсулин, около 2 мг в сутки.
- Дельта-клетки. Отвечают за выработку соматостатина, их от 3 до 10%.
- Эпсилон-клетки. Количество от общей массы не более 1%. Их продукт – грелин.
- 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:
- 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.
- 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.
- Соматостатин замедляет действие многих гормонов. При этом происходит снижение скорости всасывания сахара из пищи, уменьшение синтеза пищеварительных ферментов, снижение количества глюкагона.
- Панкреатический полипептид снижает количество ферментов, замедляет выброс желчи и билирубина. Считается, что он останавливает расход пищеварительных ферментов, сохраняя их до очередного приема пищи.
- 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:
- СД 1 типа. Характеризуется отсутствием или дефицитом инсулина.
- СД 2 типа. Определяется неспособностью организма воспользоваться выработанным гормоном.
- Гестационный диабет развивается во время беременности.
- Другие типы сахарного диабета (MODY).
- 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.
Источник
До конца 19 века поджелудочная железа считалась исключительно органом пищеварения. Проблема нарушения обмена глюкозы оставалась неизученной, поэтому и лечение сахарного диабета было практически невозможно.
Сейчас уже достоверно известно, какие функции выполняют островки Лангерганса поджелудочной железы, и определена их структура. Такое открытие привело к новому этапу в заместительной терапии и применению инсулина у больных диабетом.
Немного истории
В 1869 году немецкий ученый Пауль Лангерганс, именем которого были названы скопления клеток в поджелудочной, впервые описал неоднородность структуры этого органа. Но только в конце 20 века возникло предположение, что они играют роль в регуляции сахарного обмена. Немного позднее были получены доказательства этой теории и открыто такое заболевание, как панкреатический диабет.
Основная часть паренхимы поджелудочной отвечает за выработку сока и ферментов. С их помощью происходит расщепление сложных веществ, поступающих с пищей, на более простые соединения, удобные для дальнейшего метаболизма.
Важно! Островки Лангерганса расположены преимущественно в хвосте поджелудочной, их клеточные структуры вырабатывают пять видов гормонов. Самый важный из них – инсулин, который участвует в обмене глюкозы, остальные играют вспомогательную роль в общей эндокринной системе.
Если говорить о том, из чего состоят островки Лангерганса, то следует отметить, что все они в совокупности представляют собой гормонально-активные скопления. Их размеры могут варьироваться от одной клетки до крупных образований более 100 мкм в диаметре. Каждый из островков окружается соединительнотканными волокнами.
В центре располагаются бета-клетки, а по краям – альфа-, дельта- и прочие. Самое большое количество периферических клеток имеют наиболее крупные островки. Все вырабатываемые гормоны выходят наружу по системе капилляров.
Клетки Лангерганса поджелудочной железы
В зависимости от структуры и выполняемой задачи выделяют пять видов клеток. Активное вещество, вырабатываемое каждой группой, действует на разные виды обмена. Кроме того, выделение одного из гормонов может оказывать влияние на продукцию другого.
Альфа-клетки
Эти клетки Лангерганса составляют примерно 20% от общего количества. По своим характеристикам они напоминают нервные клетки и содержат ацетилхолин. Имеют ядро плотной структуры. Функция альфа-клеток заключается в производстве глюкагона. Он вместе с инсулином участвует в регуляции сахара в крови.
Выброс глюкагона происходит на фоне снижения глюкозы, он активизирует клетки печени и запускает распад гликогена или образование сахара из других веществ.
Важно! При голодании, нехватке в еде сахара его уровень сохраняется благодаря глюкагону. Одновременно фермент увеличивает секрецию инсулина, и этот механизм позволяет избежать гипергликемии.
Бета-клетки
Данные клетки островков Лангерганса имеют ядро, круглую форму и образуют отростки. Их количество в поджелудочной железе составляет до 80% от общего числа. Функция бета-клеток заключается в продукции инсулина. Он помогает утилизировать сахар, поступающий в кровь, проводить его внутрь клеток и создавать запасы в печени и мышечных волокнах.
Секреция инсулина усиливается при наличии некоторых аминокислот, гормонов и препаратов сульфонилмочевины. Ее стимулирует также кальций, калий, жирные кислоты. Глюкагон и соматостатин тормозят выработку этого вещества.
Дельта-клетки
Эти структуры составляют от 3 до 10% от всех клеток островков. Они вырабатывают соматостатин. Его основная функция – угнетение производства других активных веществ: тиреотропного и гормона роста, пептидов, гастрина, инсулина, глюкагона.
ПП-клетки
Имеются в количестве до 5% от общего объема. Производят панкреатический полипептид, который подавляет секреторную активность поджелудочной и усиливает выработку сока в желудке. Участие этого вещества позволяет правильно расходовать пищеварительные ферменты для переваривания поступившей пищи.
Это интересно:
Какие гормоны вырабатывает поджелудочная и на что они влияют?
Лечение липоматоза поджелудочной железы.
Эпсилон-клетки
Они представлены в минимальном количестве, в панкреатических островках поджелудочной железы их менее 1%. Отвечают за производство грелина, или гормона голода. Находятся не только в поджелудочной железе, но и в легких, почках, тонком кишечнике. Вырабатываются в тот момент, когда потребленная пища уже израсходована и организм нуждается в пополнении.
Патологии
При нарушении структуры и замещении соединительной тканью эндокринных клеток поджелудочной могут развиваться различные заболевания. Причинами поражения островков выступают:
- воспаления;
- опухоли;
- иммунные нарушения;
- инфекции;
- интоксикации и отравления.
Важно! Прекращение или значительное снижение гормональной активности железы приводит к развитию инсулинозависимого сахарного диабета.
Отдельно следует упомянуть такое редкое заболевание, как гистиоцитоз из клеток Лангерганса. При данной патологии клеточные структуры после прохождения жизненного цикла не разрушаются, а превращаются в аномальные образования (гранулемы).
В этом случае рекомендуется иссечение очагов, но в основном приходится прибегать к полному удалению и последующей пересадке пораженного органа. Клеточный гистиоцитоз чаще всего встречается у детей до 15 лет, заболевание возникает у лиц с наследственной предрасположенностью.
Как проводится анализ?
При возникновении проблемы в работе поджелудочной железы и сбоев в ее эндокринной функции необходимо провести полное обследование. Наиболее часто причиной поражения клеток становится аутоиммунная атака. Образовавшиеся антитела можно определить при помощи лабораторной диагностики. Они могут быть трех видов:
- к самим клеточным структурам островков Лангерганса;
- вырабатываемому ими инсулину;
- мембранному ферменту бета-клеток (декарбоксилаза глутаминовой кислоты).
Важно! Обычно повреждение затрагивает не только эти группы клеток, но и весь орган в целом. Поэтому необходимо также сделать УЗИ и проверить ферментативную активность.
Трансплантация островков
Новейший метод борьбы с сахарным диабетом, возникшим на фоне поражения островков, – их пересадка. Впервые такой способ был опробован в Канаде, когда пациенту вводились донорские здоровые клетки в самую крупную (воротную) вену печени через катетер.
После успешного лечения уже спустя две недели начинает нормализоваться обмен глюкозы и значительно улучшается общее состояние. Это позволяет постепенно снижать дозировку вводимого инсулина и в конце полностью отменить заместительную терапию.
Но существует определенная опасность, что пересаженные клетки будут отторгаться. Поэтому даже при тщательном подборе материала от донора проводится лечение, направленное на угнетение иммунитета.
Стоимость вмешательства составляет примерно 100 000 долларов, а проведения реабилитационных мероприятий и иммуносупрессорной терапии – от 5000 до 20 000 долларов. Цена устанавливается в зависимости от индивидуальной реакции организма человека и выраженности процесса отторжения.
Заключение
Работа поджелудочной железы в качестве органа эндокринной системы зависит от состояния клеток, производящих гормоны. Все они собраны преимущественно в хвостовой части в островки Лангерганса.
Пять разновидностей клеточных структур отличаются по строению и функциям. При их поражении развиваются различные заболевания, чаще всего страдает обмен глюкозы. Лечение появившегося на этом фоне диабета заключается в постоянном введении инсулина или проведении операции по пересадке скопления клеток от донора.
Источник
Поджелудочная железа считается одним из жизненно важных органов. Она не только активно участвует в процессе переваривания пищи, но и имеет эндокринные функции. Внутренняя секреция осуществляется благодаря специальным клеткам, расположенным в хвосте данного анатомического образования. Место, в котором вырабатываются гормоны поджелудочной железы, называется островок Лангерганса. Это анатомическое образование имеет огромное функциональное значение. Благодаря ему обеспечивается углеводный обмен.
Что такое островок Лангерганса: предназначение
Эндокринные клетки расположены по всему организму. Одним из мест их скопления является поджелудочная железа. Островки Лангерганса локализованы в хвостовой части органа. Они представляют собой клеточные скопления, вырабатывающие биологически активные вещества – гормоны. Значение островков Лангерганса огромное. Оно заключается в продукции нормального количества гормонов, необходимых для обменных процессов. Островки Лангерганса поджелудочной железы имеют следующие функции:
- Контроль гликемии.
- Регуляция активности ферментов.
- Участие в жировом обмене.
Благодаря нормальной работе островкового аппарата не развиваются такие состояния, как сахарный диабет и гипогликемия. Повреждение клеток возникает при острых и хронических воспалениях – панкреатитах.
Гистологическое строение островков
Островок Лангерганса был открыт в 19 веке. Он представляет собой сосредоточение эндокринных элементов. У детей эти образования занимают около 6 % от общей площади органа. К взрослому возрасту эндокринная часть уменьшается и составляет всего 2 %. В паренхиме хвоста находится около миллиона островков Лангерганса. Они имеют собственное обильное кровоснабжение и иннервацию. Каждый островок состоит из долек, которые покрывает соединительная ткань. Кроме того, она находится и снаружи эндокринных образований. Клетки внутри островков расположены в виде мозаики. Активность эндокринных скоплений обеспечивают блуждающий и симпатический нервы. В центре дольки располагаются инсулярные клетки. Они снижают уровень глюкозы в крови. В периферической части долек находятся альфа- и дельта-клетки. Первые вырабатывают контринсулярный гормон – глюкагон. Вторые необходимы для регуляции эндокринной и экзокринной активности.
Какие существуют клетки островков Лангерганса?
В островках Лангерганса вырабатывается несколько видов клеток. Все они участвуют в выделении биологически активных веществ – пептидов и гормонов. Большая часть островков Лангерганса представлена бета-клетками. Они располагаются в центре каждой дольки. Эти клетки очень важны, так как они вырабатывают инсулин.
Вторыми по значимости считаются альфа-клетки поджелудочной железы. Они занимают четверть площади островка. Альфа-клетки необходимы для продуцирования глюкагона. Этот гормон является антагонистом инсулина.
В периферийной части островков Лангерганса вырабатываются РР- и дельта-клетки. Количество первых составляет около 1/20 части. Функция данных образований – выработка полипептида поджелудочной железы. Дельта-клетки необходимы, чтобы продуцировать соматостатин. Данное вещество участвует в регуляции обмена углеводов.
Островковые клетки сложно поддаются регенеративным процессам. Поэтому при повреждении этих структур восстановить их функцию часто невозможно.
Гормональная активность островков Лангерганса
Несмотря на то, что островок Лангерганса имеет небольшой размер и занимает лишь малую часть поджелудочной железы, значение этого фрагмента велико. В нём происходит образование важнейших гормонов, участвующих в обменных процессах. Островки Лангерганса вырабатывают инсулин, глюкагон, соматостатин и панкреатический полипептид.
Первые 2 гормона необходимы для жизнедеятельности. Инсулин запускает процесс распада на глюкозы на более мелкие молекулярные соединения. В результате уровень сахара в крови снижается. Помимо этого инсулин участвует в обмене жиров. Благодаря действиям этого гормона в печени и мышечной ткани накапливается гликоген. Инсулин оказывает анаболический эффект на общий обмен веществ, то есть ускоряет все процессы.
Обратным действием обладает глюкагон. Этот гормон вырабатывается в меньшем количестве по сравнению с инсулином. Он участвует в глюконеогенезе. Сахар необходим в организме, так как является источником энергии.
Соматостатин регулирует выработку пищеварительных ферментов и гормонов. Под воздействием этого вещества снижается выработка глюкагона и инсулина. РР-клеток в островках Лангерганса очень мало, однако панкреатический полипептид для организма необходим. Он участвует в регуляции секреции пищеварительных желез (печени, желудка). При недостаточности гормональной активности развиваются тяжелые заболевания.
Поражение эндокринной части поджелудочной железы
Нарушение деятельности островковых клеток может произойти по разным причинам. Зачастую недостаточность этих структур относится к врожденным аномалиям (генетическим патологиям). Приобретённое поражение островков Лангерганса развивается вследствие вирусных и бактериальных инфекций, хронической алкогольной интоксикации, неврологических заболеваний.
Недостаточность инсулина приводит к сахарному диабету 1-го типа. Эта болезнь возникает в детском и молодом возрасте. Повышение глюкозы в крови приводит к поражению сосудов и нервов. При дефиците других островковых клеток развивается гипогликемическое состояние, повышенная продукция пищеварительных соков. Усиленная выработка гормонов возникает при доброкачественных опухолях хвоста поджелудочной железы.
Пересадка островков Лангерганса
Методом лечения сахарного диабета является заместительная терапия инсулином. В последние годы разрабатываются альтернативные способы. К ним относятся внедрение искусственной поджелудочной железы и пересадка островковых клеток. На практике оказалось, что гормонпродуцирующие структуры приживаются в новом организме. При этом углеводный обмен может полностью восстановиться. Пересадка островков Лангерганса еще не получила широкого применения в практике.
Источник