Микрофография островка Лангерганса поджелудочной железы

 

Эндокринная часть поджелудочной железы составляет всего 0,9 ... 3,6% от массы всего органа и имеет вид небольших скоплений клеток - так называемых панкреатических островков, расположенных в дольках между панкреатическими ацинусами. Островки впервые описал П. Лангерганс в 1869, в связи с чем они носят его имя. Панкреатических островков больше в хвосте и меньше в головке железы (у взрослых - в четыре раза, у детей - в шесть раз). Общее количество островков во всей железе может колебаться от 200 тыс. до 2 млн. Форма островков в основном округлая или овальная, но могут случаться островки звездчатой ​​и лентовидной формы. Средний диаметр островков 100 ... 300 мкм. Островок покрыт тонкой соединительнотканной оболочкой, которая может быть не сплошной. Островки состоят из эндокринных клеток - инсулоцитов, между которыми локализованы гемокапилляры фенестрированого типа, окруженные перикапилярными пространствами. Инсулярные гормоны в первую очередь попадают в это пространство, а затем через стенку капилляров - в кровь. Инсулоциты, в отличие от ацинозных клеток, имеют меньшие размеры. Цитоплазма окрашивается обычными красителями очень слабо, и поэтому островки смотрятся на таких препаратах светлыми на фоне темной экзокринной паренхимы. В цитоплазме инсулоцитов умеренно развита гранулярная эндоплазматическая сеть, хорошо - комплекс Гольджи, митохондрии.

Наиболее характерной чертой этих клеток является наличие секреторных гранул, по свойствам которых инсулоциты разделяют на пять основных видов: В-клетки (базофильные), А-клетки (ацидофильные), D-клетки (дендритные), D1-клетки (аргирофильные ) и РР-клетки. В-клетки составляют основную массу клеток островков (70 ... 75%). Они в основном расположены в центре островков. Гранулы этих клеток диаметром около 275 нм нерастворимые в воде, но хорошо растворяются в спирте, они базофильные: специфически окрашиваются альдегид-фуксином в фиолетовый цвет. Содержание гранулы отделено широким светлым ободком от ее мембраны. Эти гранулы содержат синтезированный В-клетками гормон инсулин. Основное действие инсулина заключается в том, что клеточная мембрана гепатоцитов, адипоцитов, гладких миоцитов, исчерченных мышечных волокон становится проникновенной для глюкозы с крови, вследствие чего глюкоза может усваиваться ими. Поэтому одним из наиболее ярких эффектов инсулина является его гипогликемическое действие. При недостатке инсулина клетки не могут потреблять глюкозу, уровень ее в крови резко повышается, и глюкоза попадает в мочу. Это бывает при сахарном диабете.

 

 

В и а инсулоциты в составе островка

 

А-клетки составляют 20 ... 25 % массы островков, занимают преимущественно периферийное положение. Размеры их больше, чем в В-клеток, ядра беднее на гетерохроматин. Гранулы А-клеток нерастворимые в спирте, но растворимые в воде. Они оксифильные - окрашиваются кислым фуксином в красный цвет. Размер гранул - 230 нм, их плотное содержание отделено от мембраны узким светлым ободком. Гранулы А-клеток содержат гормон глюкагон, который является антагонистом инсулина. Под влиянием глюкагона гликоген в тканях, в частности в печени, распадается до глюкозы и уровень последней в крови повышается.

В-клетки составляют до 70% эндокринных клеток островка, расположены преимущественно в его центральных частях, содержат крупное округлое ядро и гранулы инсулина. Инсулин — димер, состоящий из двух цепей, связанных дисульфидными группами. Ген INS кодирует транслируемый проинсулин, преобразуемый в инсулин и С-пептид. Калиевый канал KCNA1 регулирует в b-клетках секрецию инсулина в ответ на повышение содержания глюкозы в крови. В крови инсулин практически полностью деградирует в течение 5 минут. Главные мишени инсулина — печень, скелетные мышцы, адипоциты. Рецептор инсулина — рецепторная тирозин киназа — тетрамер, его субъединицы кодирует один ген (ген INSR). Инсулин — главный регулятор гомеостаза глюкозы (стимулирует мембранный транспорт глюкозы). Инсулин увеличивает захват глюкозы клетками, вызывая быстрое перемещение трансмембранных переносчиков глюкозы (GLUT4) из цитоплазмы клетки в плазмолемму. Гормон регулирует обмен углеводов (стимуляция гликолиза и подавление глюконеогенеза), липидов (стимуляция липогенеза), белков (стимуляция синтеза), стимулирует пролиферацию и рост клеток.

Стимуляция секреции: повышение содержания К+ во внутренней среде организма; повышение содержания глюкозы в крови; ацетилхолин и гастрин-рилизинг гормон, выделяющиеся из блуждающего нерва, холецистокинин, глюкагоноподобный пептид 1 (GLP-1), производные сульфонилмочевины (например, толбутамид).

а) Торможение секреции. Адреналин и норадреналин (через a-адренорецепторы) подавляют секрецию инсулина. Через b-адренорецепторы адреналин и норадреналин стимулируют секрецию инсулина, но в панкреатических островках преобладают a-адренорецепторы; суммарный эффект — угнетение секреции инсулина при активации симпатической нервной системы.

б) Мутации. Известно до 10 мутаций гена инсулина, приводящих к трансляции дефектных инсулинов (гиперпроинсулинемия и гиперинсулинемия), и не менее 30 мутаций гена рецептора инсулина, приводящих к развитию полной или частичной нечувствительности мишеней к эффектам инсулина (сахарный диабет типа II).

Сахарный диабет (diabetes mellitus) — гетерогенная группа состояний, синдром, складывающийся из метаболических нарушений (гипергликемия, дислипидемия, расстройства энергетического обмена), поражения мелких сосудов (ретинопатии, нефропатии), поражения крупных сосудов (атеросклероз) и периферической невропатии. Гипергликемия (повышенное содержание глюкозы в крови) и другие метаболические нарушения при сахарном диабете имеют одну причину — неадекватное действие инсулина на мишени гормона вследствие уменьшения секреции инсулина или резистентности мишеней к его действию.

Инсулин-зависимый сахарный диабет (тип I, юношеский диабет). Тяжёлый сахарный диабет, аутоиммунное заболевание, быстрое развитие в возрасте до 20 лет (этой формой диабета страдает 1 из 250); происходит опосредованная T–лимфоцитами гибель b-клеток панкреатических островков поджелудочной железы (наблюдается экспрессия b-клетками так называемого суперантигена — ретровируса?); клинически: жажда, полиурия, повышенный аппетит, потеря массы, низкое содержание инсулина в крови, инсулинотерапия и диета обязательны. При разрушении 90% b-клеток снижение секреции инсулина становится клинически значимым. Без инсулина обменные процессы смещаются в сторону катаболизма (сниженное потребление глюкозы и повышенное образование глюкозы путём глюконеогенеза и гликогенолиза), что приводит к гипергликемии. Если содержание глюкозы в плазме крови превышает почечный порог реабсорбции (более 180 мг%, или 10,2 ммоль/л), развивается глюкозурия, приводящая к осмотическому диурезу, повышающему выделение мочи и потребление жидкости. При резко выраженном дефиците инсулина в большом количестве образуются кетоны. Без инсулинотерапии развивается диабетический кетоацидоз (метаболический синдром, характеризующийся гипергликемией, метаболическим ацидозом, дегидратацией и сонливостью). Кетоацитоз может привести к развитию комы и смерти.

а) Генетические факторы. Наблюдается повышенная частота экспрессии некоторых Аг MHC (HLA DR3 и DR4). При одновременном наследовании DR3 и DR4 риск развития диабета удваивается. Среди ближайших родственников больного риск заболевания повышен; страдает 2-5% сибсов и их потомков. Конкордантность для однояйцовых близнецов — 50%.

б)Аутоиммунные факторы. Аутоиммунную природу заболевания подтверждает наличие циркулирующих АТ к b-клеткам в сыворотке 85% пациентов со свежим диабетом типа I и повышенная частота ассоциированности с аутоиммунными заболеваниями.

в) Факторы окружающей среды. Менее ясно значение факторов окружающей среды. Роль вирусов при развитии инсулин-зависимого сахарного диабета обсуждается давно. Маловероятно, что за возникновение всех вариантов болезни ответственен один и тот же вирус.

г) Инсулин-независимый сахарный диабет (тип II, диабет взрослых). Умеренно выраженный сахарный диабет с постепенным началом, обычно в возрасте свыше 35 лет у лиц полного телосложения (этой формой диабета страдает каждый двадцатый); абсолютное содержание инсулина в крови — от нормы до высоких значений, в соотношении с сахаром крови повышение содержания инсулина незначительно; поддаётся терапии диетой и/или гипогликемическими препаратами per os; могут развиться дегенеративные поражения органов.

д) Генетические факторы ещё более значимы при диабете II типа. Уровень конкордантности среди идентичных близнецов достигает 100%. Точечная мутация гена GLUT2 — одна из причин развития диабета типа II.

е) Ожирение. У 80% больных диабетом II типа масса превышает идеальную на 15% и более. Ожирение сочетается с резистентностью к действию инсулина как у больных диабетом, так и у здоровых; эта резистентность может быть вызвана уменьшением числа рецепторов инсулина, их дефектами и событиями, происходящими после взаимодействия инсулина и его рецептора.

D-клетки, которых в островках содержится 5 ... 10%, имеют звездчатую форму, гранулы диаметром 325 нм без ободка. Секретируют гормон соматостатин. Он тормозит выделение инсулина и глюкагона А-и В-клетками, а также подавляет синтез ферментов ацинозными клетками поджелудочной железы.

D1-клетки расположены в островках в небольшом количестве, содержат мелкие (160 нм) аргирофильные гранулы с узким светлым ободком. Эти клетки продуцируют вазоактивный интестинальный полипептид (ВИП), который снижает артериальное давление и стимулирует выделение панкреатического сока и гормонов поджелудочной железы.

РР-клетки имеют полигональную форму, зерна в них очень мелкие (140 нм). Количество этих клеток в островках 2 ... 5%. Они продуцируют панкреатический полипептид, который стимулирует выделение желудочного и панкреатического соков.

Кроме экзокринных (ацинозных) и эндокринных (инсулярного) клеток, в дольках поджелудочной железы описан еще один тип секреторных клеток - так называемые промежуточные, или ацинозно-инсулярные клетки. Они располагаются группами вокруг островков среди экзокринной паренхимы. Характерный признак этих клеток - наличие в цитоплазме гранул двух типов - крупных зимогенные, присущих ацинозным клеткам и мелких, типичных для А-, В-или D-инсулоцитов. Существует мнение, что эти клетки выделяют в кровь трипсиноподобные ферменты, которые обеспечивают высвобождение инсулина из проинсулина, а также ряд гормонов.

Развитие. Поджелудочная железа развивается в конце третьей недели эмбриогенеза из энтодермы в виде дорсального и вентрального выростов стенки туловищной кишки. На третьем месяце энтодермального зачатка дифференцируется на экзокринные и эндокринные отделы. Последние вначале имеют вид почек на выводных протоках, от которых потом отделяются как островки.

Васкуляризация. Поджелудочная железа снабжается кровью, которая приносится по ветвям брюшной и верхней брыжеечной артерий. Разветвление этих артерий в междольковой соединительной ткани и внутри долек образуют густые капиллярные сети оплетают ацинусы и проникая в островки. Существует мнение, что эти капиллярные сети между собой не взаимодействуют. Согласно другому предположению, в дольках железы существует портальная система сосудов, когда приносная артериола распадается на капилляры островков, а затем они собираются в выносящие артериолы, от которых начинается новая сеть капилляров, оплетают ацинусы экзокринных отделов железы. Оттекает из поджелудочной железы венозная кровь в воротную вену. Лимфатическая система начинается капиллярами вокруг ацинусов и островков. Лимфатические капилляры вливаются в лимфатические сосуды, которые проходят вблизи кровеносных.

Иннервация. Эфферентная иннервация поджелудочной железы осуществляется блуждающим и симпатическим нервами. Симпатические волокна сопровождают кровеносные сосуды, будучи по своему значению - двигательными. В поджелудочной железе есть интрамуральные вегетативные ганглии. Основную массу их нервных клеток составляют холинергические нейроны. Вместе с тем в ганглиях содержатся и пептидохолинергичные нейроны, секретирующие полипептидные гормоны. Нервные волокна пептидохолинергических и пептидоадренергических нейронов заканчиваются на клетках панкреатических ацинусов и вдоль капилляров проходят в островки, регулируя секреторную функцию железы. Чувствительные нервные волокна образуют в междольковой соединительной ткани различные рецепторы, в том числе пластинчатые тельца.

Возрастные изменения. В поджелудочной железе прежде всего они проявляются в изменении соотношения между ее экзокринной и эндокринной частями. Островки наиболее сильно развиты в железе в первые годы жизни. С возрастом их количество постепенно уменьшается.

Регенерация. Пролиферативная (митотическая) активность клеток поджелудочной железы крайне низкая, поэтому в физиологических условиях в ней происходит обновление клеток путем внутриклеточной регенерации.

 

 

 

 

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ