Функции поджелудочной железы .
I. Экзокринная. Она заключается в секреции панкреатического сока – смеси пищеварительных ферментов, поступающих в двенадцатиперстную кишку и расщепляющих все компоненты химуса;
II. Эндокринная. Она заключается в продукции гормонов.
Поджелудочная железа – паренхиматозный дольчатый орган.
Строма железы представлена: капсулой, которая сливается с висцеральной брюшиной и отходя-щими от неё трабекулами. Строма тонкая, образована рыхлой волокнистой - тканью. Трабекулы делят железу на дольки. В прослойках рыхлой волокнистой ткани находятся выводные протоки экзокринной части железы, сосуды, нервы, интраму-ральные ганглии, пластинчатые тельца Фатер-Пачини.
Паренхима образо-вана совокупностью секреторных отделов (ацинусов ), выводных протоков и остров-ков Лангерганса. Каждая долька состоит из экзокринной и эндокринной частей. Их соотношение ≈ 97: 3.
Экзокринная часть поджелудочной железы представляет собой сложную алъвеолярно-трубчатую белковую железу. Структурно-функциональной единицей экзокринной части является панкреатический ацинус. Он образован 8 – 14 ацинозными клетками (ациноцитами ) и центроацинозными клетками (центроациноцитами ). Ацинозные клетки лежат на базальной мембране, имеют коническую форму и выраженную полярность: различающиеся по строению базальный и апикальный полюсы. Расширенный базальный полюс равномерно окрашивается основными красителями и называется гомогенным. Суженный апикальный полюс окрашивается кислыми красителями и называется зимогенным , потому что содержит гранулы зимогена – проферментов. На апикальном полюсе ациноцитов имеются микроворсинки. Функция ациноцитов – выработка пищеварительных ферментов. Активация ферментов, секретируемых ациноцитами, в норме происходит только в двенадцатиперстной кишке под влиянием активаторов. Это обстоятельство, а также вырабатываемые клетками эпителия протоков ингибиторы ферментов и слизь защищают паренхиму поджелудочной железы от аутолиза (самопереваривания).
Поджелудочная железа, долька , рисунок, большое увеличение:
1 – концевой отдел (ацинус):
а – апикальная (оксифильная) часть клетки, содержит зимоген,
б – базальная (базофильная) – гомогенная часть клетки;
2 – гемокапилляр;
3 – островок Лангерганса (инсула).
Эндокринная часть железы. Структурно-функциональной единицей эндокринной части поджелудочной железы является островок Лангер ганса (инсула). Он отделён от ацинусов рыхлой волокнистой неоформленной тканью. Островок состоит из клеток инсулоцитов , между которыми лежит рыхлая волокнистая соединительная ткань с гемокапиллярами фенестрированного типа. Инсулоциты различаются по способности окрашиваться красителями. В соответствии с этим различают инсулоциты типа А, В, D, D1, PP.
В-клетки (базофильные инсулоциты) окрашиваются в синий цвет основными красителями. Их количество составляет около 75% всех клеток островка. Они располагаются в центре инсулы. Клетки имеют развитый белоксинтезирующий аппарат и секреторные гранулы с широким светлым ободком. Секреторные гранулы содержат гормон инсулин в комплексе с цинком. Функцией В-инсулоцитов является выработка инсулина, снижающего в крови уровень глюкозы и стимулирующего ее поглощение клетками организма. В печени инсулин стимулирует образование из глюкозы гликогена. [При недостатке выработки инсулина формируется сахарный диабет].
А-клетки (ацидофильные) – составляют 20-25% всех клеток островка. Они располагаются по периферии инсулы. Они содержат гранулы, окрашивающиеся кислыми красителями. В электронном микроскопе гранулы имеют узкий ободок. Клетки также содержат развитый белоксинтезирующий аппарат и секретируют гормон глюкагон . Этот гормон является антагонистом инсулина (контринсулярный гормон), поскольку стимулирует распад гликогена в печени и способствует повышению содержания глюкозы в крови.
D -клетки составляют около 5% эндокринных клеток островка. Они располагаются по периферии инсулы. Содержат умеренно плотные гранулы без светлого ободка. В гранулах содержится гормон соматостатин , угнетающий функцию А, В-клеток островков и ациноцитов. Он же обладает митозингибирующим действием на различные клетки.
D 1-клетки содержат гранулы с узким ободком. Вырабатывают вазоин тестинальный полипептид , понижающий артериальное давление и стимулирующий выработку панкреатического сока. Количество этих клеток невелико.
РР-клетки
(2-5%) располагаются по периферии
островков, иногда могут
встречаться и в составе экзокринной
части железы. Содержат гранулы различной
формы, плотности и величины. Клетки
вырабатывают панкреатический
полипептид
,
угнетающий внешнесекреторную активность
поджелудочной железы.
В эндокринной части паренхимы поджелудочной железы располагаются островки Лангерганса . Их основными структурными единицами являются секреторные (α, β, Δ, F и другие) клетки.
А-клетки (α-клетки) островков продуцируют глюкагон. Он увеличивает гликогенолиз в печени, снижает в ней утилизацию глюкозы, а также повышает глюконеогенез и образование кетоновых тел. Результатом этих воздействий является увеличение концентрации глюкозы в крови. Вне печени глюкагон повышает липолиз и снижает синтез белков.
На -клетках имеются рецепторы, которые при уменьшении уровня глюкозы во внеклеточной среде усиливают секрецию глюкагона. Секретин угнетает продукцию глюкагона, а другие желудочно-кишечные гормоны стимулируют ее.
B-клетки ( -клетки) синтезируют и накапливают инсулин. Этот гормон увеличивает проницаемость клеточных мембран для глюкозы и аминокислот, а также способствует превращению глюкозы в гликоген, аминокислот в белки, а жирных кислот в триглицериды.
Синтезирующие инсулин клетки способны реагировать на изменения содержания в крови и просвете ЖКТ калоригенных молекул (глюкозы, аминокислот и жирных кислот). Из аминокислот наиболее выражена стимуляция секреции инсулина аргинином и лизином.
Поражение островков Лангерганса приводит к гибели животного из-за нехватки в организме инсулина. Только этот гормон снижает содержание глюкозы в крови.
Д-клетки (Δ-клетки) островков синтезируют панкреатический соматостатин . В поджелудочной железе он оказывает тормозящее паракринное влияние на секрецию гормонов островками Лангерганса (преобладает влияние на -клетки), а внешнесекреторным аппаратом - бикарбонатов и ферментов.
Эндокринное влияние панкреатического соматостатина проявляется торможением секреторной активности в ЖКТ, аденогипофизе, паращитовидной железе и почках.
Наряду с секрецией, панкреатический соматостатин снижает сократительную активность желчного пузыря и желчных протоков, а на всем протяжении ЖКТ - уменьшает кровообращение, моторику и всасывание.
Активность Д-клеток возрастает при высоком содержании в просвете пищеварительного тракта аминокислот (особенно лейцина и аргинина) и глюкозы, а также при увеличении концентрации в крови ХКП, гастрина, желудочного ингибирующего полипептида (ЖИП) и секретина. В то же время, норадреналин угнетает высвобождение соматостатина.
Панкреатический полипептид синтезируется F-клетками (или РР-клетками) островков. Он уменьшает объем панкреатического секрета и концентрацию в нем трипсиногена, а также тормозит выведение желчи, но стимулирует базальную секрецию желудочного сока.
Выработка панкреатического полипептида стимулируется парасимпатической нервной системой, гастрином, секретином и ХКП, а также при голодании, приеме богатого белками корма, гипогликемии и физической нагрузке.
Интенсивность выработки гормонов поджелудочной железы контролируется вегетативной нервной системой (парасимпатические нервы вызывают гипогликемию, а симпатические - гипергликемию). Однако основными факторами регуляции секреторной активности клеток в островках Лангерганса, являются концентрации питательных веществ в крови и просвете ЖКТ. Благодаря этому, своевременные реакции клеток островкового аппарата обеспечивают поддержание постоянного уровня питательных веществ в крови между приемами корма.
ЭНДОКРИННАЯ ФУНКЦИЯ ПОЛОВЫХ ЖЕЛЕЗ
После наступления половой зрелости основными источниками половых гормонов в организме животных становятся постоянные половые железы (у самцов - семенники, а у самок - яичники). У самок периодически могут появляться и временные эндокринные железы (например, плацента во время беременности).
Половые гормоны делят на мужские (андрогены) и женские (эстрогены).
Андрогены (тестостерон, андростендион, андростерон и др.) специфически стимулируют рост, развитие и функционирование органов размножения самцов, а с наступлением половой зрелости - образование и созревание мужских половых клеток.
Еще до рождения в организме плода формируются вторичные половые признаки. Это в значительной степени регулируется образующимися в семенниках андрогенами (секретируются клетками Лейдига) и фактором, секретируемым клетками Сертоли (находятся в стенке семенного канальца). Тестостерон обеспечивает дифференцировку наружных половых органов по мужскому типу, а секрет клеток Сертоли предотвращает образование матки и маточных труб.
В период полового созревания андрогены ускоряют инволюцию тимуса, а в других тканях стимулируют накопление питательных веществ, синтез белка, развитие мышечной и костной ткани, повышают физическую работоспособность и сопротивляемость организма неблагоприятным воздействиям.
Андрогены влияют на ЦНС (например, вызывают проявления полового инстинкта). Поэтому удаление половых желез (кастрация) у самцов делает их спокойными и может привести к нужным для хозяйственной деятельности изменениям. Например, кастрированные животные быстрее откармливаются, мясо их вкуснее и нежнее.
До рождения, секреция андрогенов обеспечивается совместным действием на плод ЛГ самки и хорионического гонадотропина (ХГ). После рождения, развитие семенных канальцев, спермиев и сопровождающую эти процессы выработку БАВ клетками Сертоли стимулирует собственный гонадотропин самца - ФСГ, а ЛГ вызывает секрецию тестостерона клетками Лейдига. Старение сопровождается угасанием активности половых желез, но продолжается выработка половых гормонов надпочечником.
К видовым особенностям клеток Сертоли семенников жеребца, быка и кабана относится их способность кроме тестостерона вырабатывать эстрогены, которые регулируют обмен веществ в половых клетках.
Яичники в организме половозрелой самки в соответствии со стадиями полового цикла вырабатывают эстрогены и гестагены . Основным источником эстрогенов (эстрона, эстрадиола и эстриола) являются фолликулы, а гестагенов - желтое тело.
У неполовозрелой самки эстрогены надпочечников стимулируют развитие репродуктивной системы (яйцеводов, матки и влагалища) и вторичных половых признаков (определенного телосложения, молочных желез и т.д.). После наступления половой зрелости, концентрация в крови женских половых гормонов значительно повышается за счет их интенсивной выработки яичниками. Возникающие при этом уровни эстрогенов стимулируют созревание половых клеток, синтез белков и образование мышечной ткани в большинстве внутренних органов самки, а также повышают сопротивляемость ее организма к вредным воздействиям и вызывают связанные с половыми циклами изменения в органах животного.
Высокие концентрации эстрогена вызывают рост, расширение просвета и усиление сократительной активности яйцеводов. В матке они повышают кровенаполнение, стимулируют размножение клеток эндометрия и развитие маточных желез, а также изменяют чувствительность миометрия к окситоцину.
У самок многих видов животных эстрогены вызывают ороговение клеток влагалищного эпителия перед течкой. Поэтому качество гормональной подготовки самки к спариванию и овуляции выявляют по цитологическим анализам вагинального мазка.
Эстрогены также способствуют формированию состояния «охоты» и соответствующих половых рефлексов в наиболее благоприятную для оплодотворения стадию полового цикла.
После овуляции, на месте бывшего фолликула образуется желтое тело. Вырабатываемые им гормоны (гестагены) влияют на матку, молочные железы и ЦНС. Они вместе с эстрогенами регулируют процессы зачатия, имплантации оплодотворенной яйцеклетки, вынашивания беременности, родов и лактации. Основным представителем гестагенов является прогестерон. Он стимулирует секреторную активность маточных желез и делает эндометрий способным реагировать на механические и химические воздействия разрастаниями, которые необходимы для имплантации оплодотворенной яйцеклетки и образования плаценты. Прогестерон также снижает чувствительность матки к окситоцину и расслабляет ее. Поэтому преждевременное снижение концентрации гестагенов в крови беременных самок вызывает роды до полного созревания плода.
Если беременность не наступила, то желтое тело подвергается инволюции (продукция гестагенов прекращается) и начинается новый овариальный цикл. Умеренные количества прогестерона в синергизме с гонадотропинами стимулируют овуляцию, а большие - тормозят секрецию гонадотропинов и овуляция не происходит. Небольшие количества прогестерона также необходимы для обеспечения течки и готовности к спариванию. Кроме этого, прогестерон участвует в формировании доминанты беременности (гестационной доминанты), направленной на обеспечение развития будущего потомства.
После воздействия эстрогенов, прогестерон способствует развитию железистой ткани в молочной железе, что приводит к формированию в ней секреторных долек и альвеол.
Наряду со стероидными гормонами желтое тело, эндометрий и плацента, преимущественно перед родами, продуцируют гормон релаксин . Его выработка стимулируется высокими концентрациями ЛГ и вызывает повышение эластичности лонного сочленения, расслабление связки тазовых костей, а непосредственно перед родами повышает чувствительность миометрия к окситоцину и вызывает расширению маточного зева.
Плацента возникает в несколько этапов. Сначала, в ходе дробления оплодотворенной яйцеклетки образуется трофобласт . После присоединения к нему внезародышевых кровеносных сосудов трофобласт превращается в хорион , который после плотного соединения с маткой становится сформировавшейся плацентой .
У млекопитающих плацента обеспечивает прикрепление, иммунологическую защиту и питание плода, выведение продуктов обмена, а также выработку гормонов (эндокринная функция), необходимых для нормального течения беременности.
Уже на ранних сроках беременности в местах прикрепления ворсинок хориона к матке вырабатываетсяхорионический гонадотропин . Его появление ускоряет развитие зародыша и предотвращает инволюцию желтого тела. Благодаря этому желтое тело поддерживает высокий уровень прогестерона в крови до тех пор, пока плацента сама не начнёт синтезировать его в необходимом количестве.
Вырабатываемые в организме беременных самок негипофизарные гонадотропины имеют видовые особенности, но могут влиять на репродуктивные функции и у других видов животных. Например, введение гонадотропина сыворотки крови жеребых кобыл (ГСЖК) вызывает у многих млекопитающих выделение прогестерона. Это сопровождается удлинением полового цикла и задерживает приход охоты. У коров и овец ГСЖК также вызывает одновременный выход нескольких зрелых яйцеклеток, что используется при трансплантации эмбрионов.
Плацентарные эстрогены вырабатываются плацентой большинства млекопитающих (у приматов - эстрон, эстрадиол и эстриол, а у лошади - эквилин и эквиленин ) преимущественно во второй половине беременности из дегидроэпиандростерона образующегося в надпочечниках плода.
Плацентарный прогестерон у ряда млекопитающих (приматы, хищники, грызуны) секретируются в количествах достаточных для нормального вынашивания плода даже после удаления желтых тел.
Плацентарный лактотропин (плацентарный лактогенный гормон, плацентарный пролактин, хорионический соматомаммотропин) поддерживает рост плода, а у самки увеличивает синтез белка в клетках и концентрацию СЖК в крови, стимулирует рост секреторных отделов молочных желёз и их подготовку к лактации, а также задерживает в организме ионы кальция, снижает мочевую экскрецию фосфора и калия.
По мере увеличения сроков беременности в крови самок растет уровень плацентарного кортиколиберина , который увеличивает чувствительность миометрия к окситоцину. Данный либерин практически не влияет на секрецию АКТГ. Это связано с тем, что во время беременности в крови растет содержание белка, который быстро нейтрализует кортиколиберин и он не успевает подействовать на аденогипофиз.
ТИМУС
Тимус (зобная или вилочковая железа) имеется у всех позвоночных животных. У большинства млекопитающих он состоит из двух соединенных друг с другом долей, расположенных в верхней части грудной клетки сразу за грудиной. Однако, у сумчатых животных эти доли тимуса обычно остаются отдельными органами. У пресмыкающихся и птиц железа обычно имеет вид цепочек, расположенных по обе стороны шеи.
Наибольших размеров по отношению к массе тела тимус большинства млекопитающих достигает к моменту рождения. Затем он медленно растет и в период полового созревания достигает максимальной массы. У морских свинок (и некоторых других видов животных) крупный тимус сохраняется на протяжении всей жизни, но у большинства высокоразвитых животных после полового созревания железа постепенно уменьшается (физиологическая инволюция), но полной атрофии ее не происходит.
В тимусе эпителиальные клетки продуцируют тимические гормоны влияющие эндокринным и паракринным путем на гемопоэз, а также дифференцировку и активность Т-клеток.
В тимусе на предшественники Т-лимфоцитов последовательно действуют тимопоэтин и тимозины. Они делают дифференцирующиеся в тимусе клетки чувствительными к активированному кальцием тимулину (или тимическому сывороточному фактору - ТСФ).
П р и м е ч а н и е: Возрастное снижение содержания ионов кальция в организме является причиной падения активности тимулина у старых животных.
Секреторная активность тимуса тесно связана с деятельностью гипоталамуса и других эндокринных желез (гипофиза, эпифиза, надпочечников, щитовидной железы и гонад). Гипоталамический соматостатин, удаление надпочечников и щитовидной железы снижают выработку тимических гормонов, а эпифиз и кастрация усиливают гормонопоэз в тимусе. Кортикостероиды регулируют распределение тимических гормонов между тимусом, селезенкой и лимфоузлами, а тимэктомия приводит к гипертрофии коры надпочечников.
Перечисленные примеры свидетельствуют о том, что вилочковая железа обеспечивает интеграцию нейро-эндокринной и иммунной систем в целостном макроорганизме.
ЭПИФИЗ
Эпифиз (шишковидная железа) расположена у позвоночных под кожей головы или в глубине мозга. Основными клетками эпифиза у млекопитающих являются пинеалоциты , а у более примитивных животных здесь имеются и фоторецепторы. Поэтому, наряду с эндокринной функцией эпифиз может обеспечивать ощущение степени освещенности объектов. Это позволяет глубоководным рыбам осуществлять вертикальную миграцию в зависимости от смены дня и ночи, а миногам и пресмыкающимся - оберегать себя от опасности сверху. У некоторых перелетных птиц эпифиз, вероятно, выполняет функцию навигационных приборов при перелетах.
Эпифиз земноводных уже способен вырабатывать гормон мелатонин , который уменьшение количество пигмента в клетках кожи.
Пинеалоциты непрерывно синтезируют гормон серотонин, который в темное время суток и при низкой активности симпатической нервной системы (у птиц и млекопитающих) превращается в мелатонин. Поэтому продолжительность дня и ночи, влияют на содержание этих гормонов в эпифизе. Возникающие при этом ритмические изменения их концентрации в шишковидной железе определяют у животных суточный (циркадианный) биологический ритм (например, периодичность сна и колебания температуры тела), а также влияет на формирование таких сезонных реакций как зимняя спячка, миграция, линька и размножение.
Увеличение содержания мелатонина в эпифизе оказывает снотворный, анальгезирующий и седативный эффекты, а также тормозит половое созревание молодняка. Поэтому после удаления эпифиза у цыплят быстрее наступает половое созревание, у самцов млекопитающих - гипертрофируются семенники и усиливается созревание спермиев, а у самок - удлиняется период жизни желтых тел и увеличивается матка.
Мелатонин снижает секрецию ЛГ, ФСГ, пролактина и окситоцина. Поэтому низкий уровень мелатонина в светлое время суток способствует усилению молокообразования и высокой половой активности животных в те времена года, когда ночи наиболее короткие (весной и летом). Мелатонин также нейтрализует повреждающее действие стрессоров и является естественным антиоксидантом.
У млекопитающих серотонин и мелатонин выполняют свои функции в основном в эпифизе, а дистантными гормонами железы, вероятно, являются полипептиды. Значительная их часть наряду с кровью, секретируется в спинномозговую жидкость и через нее поступает в различные отделы ЦНС. Это оказывает преимущественно тормозное влияние на поведение животного и другие функции мозга.
В эпифизе уже обнаружено около 40 секретирующихся в кровь и спиномозговую жидкость биологически активных пептидов. Из них наиболее изучены антигипоталамические факторы и адреногломерулотропин.
Антигипоталамические факторы обеспечивают связь эпифиза с гипоталамо-гипофизарной системой. К ним, например, относятся аргинин-вазотоцин (регулирует секрецию пролактина) иантигонадотропин (ослабляет секрецию ЛГ).
Адреногломерулотропин стимулируя выработку альдостерона надпочечником, влияет на водно-солевой обмен.
Таким образом, основной функцией эпифиза является регуляция и координация биоритмов. Посредством контроля деятельности нервной и эндокринной систем животного, шишковидная железа обеспечивает опережающую реакцию его систем на смену времени суток и сезона.
Панкреатические островки, также называемые островками Лангерганса, – это крошечные скопления клеток, диффузно рассеянные по всей поджелудочной железе. Поджелудочная железа – это орган, имеющий продольную форму длиною 15-20 см, который располагается позади нижней части желудка.
Панкреатические островки содержат несколько видов клеток, включая бета-клетки, которые вырабатывают гормон инсулин. Поджелудочная железа также создает ферменты, помогающие организму переваривать и усваивать еду.
Панкреатические островки содержат несколько видов клеток, включая бета-клетки, которые вырабатывают гормон инсулин.
Когда уровень глюкозы крови повышается после принятия пищи, поджелудочная железа отвечает на это высвобождением в кровоток инсулина. Инсулин помогает клеткам по всему организму поглощать глюкозу из крови и использовать ее для выработки энергии.
Сахарный диабет развивается, когда поджелудочная железа не вырабатывает достаточного количества инсулина, клетки организма не используют этот гормон с достаточной эффективностью или по обеим причинам. В результате глюкоза накапливается в крови, а не поглощается из нее клетками организма.
При диабете 1 типа бета-клетки поджелудочной железы прекращают выработку инсулита, так как иммунная система организма атакует их и уничтожает. Иммунная система защищает людей от инфекций, выявляя и разрушая бактерии, вирусы и другие потенциально вредные чужеродные вещества. Люди, имеющие диабет 1 типа, должны ежедневно принимать инсулин в течение всей жизни.
Сахарный диабет 2 типа обычно начинается с состояния, называемого инсулинорезистентностью, при котором организму не удается эффективно использовать инсулин. Со временем выработка этого гормона также сокращается, поэтому многим пациентам с диабетом 2 типа в конечном итоге приходиться принимать инсулин.
Существует два вида трансплантации (пересадки) панкреатических островков:
Аллотрансплантация островков Лангерганса – это процедура, во время которой островки из поджелудочной железы умершего донора очищают, обрабатывают и пересаживают другому человеку. В настоящее время аллотрансплантация панкреатических островков считается экспериментальной процедурой, так как технология их пересадки еще недостаточно успешна.
Для каждой аллотрансплантации панкреатических островков ученые используют специализированные ферменты, с помощью которых удаляют их из поджелудочной железы умершего донора. Затем островки очищают и подсчитывают в лаборатории.
Обычно реципиенты получают две инфузии, в каждой из которых содержится 400 000 – 500 000 островков. После имплантации бета-клетки этих островков начинают вырабатывать и выделять инсулин.
Аллотрансплантация островков Лангерганса проводится пациентам с диабетом 1 типа, у которых плохо контролируются уровни глюкозы в крови. Цель пересадки состоит в том, чтобы помочь этим больным достичь относительно нормальных показателей глюкозы крови с ежедневными инъекциями инсулина или без них.
Cнизить или устранить риск неосознанной гипогликемии (опасное состояние, при котором пациент не чувствует симптомов гипогликемии). Когда человек ощущает приближение гипогликемии, он может предпринять меры, чтобы поднять уровень глюкозы в крови до нормальных для него значений.
Аллотрансплантация панкреатических островков проводится только в больницах, получивших разрешение на клинические испытания этого метода лечения. Пересадки часто проводятся радиологами – врачами, которые специализируются на медицинской визуализации. Радиолог использует рентген и ультразвук, чтобы направлять введение гибкого катетера через небольшой разрез в верхней части брюшной стенки в портальную вену печени.
Портальная вена – это крупный кровеносный сосуд, несущий кровь в печень. Островки медленно вводят в печень через катетер, установленный в портальной вене. Как правило, эта процедура проводится под местной или общей анестезией.
Пациенты часто нуждаются две или больше трансплантации, чтобы получить количество функционирующих островков, достаточное для снижения или устранения потребности во введении инсулина.
Аллотрансплантация панкреатических островков. При аутотрансплантации островки экстрагируют из собственной поджелудочной железы пациента.
Аутотрансплантация панкреатических островков проводится после тотальной панкреатэктомии – хирургического удаления всей поджелудочной железы – у пациентов с тяжелым хроническим или длительно протекающим панкреатитом, который не поддается другим методам лечения. Эта процедура не считается экспериментальной. Аутотрансплантация островков Лангенрганса не проводится у пациентов с диабетом 1 типа.
Процедура проходит в больнице под общей анестезией. Сперва хирург удаляет поджелудочную железу, из которой потом экстрагируют панкреатические островки. В течение часа очищенные островки вводят через катетер в печень больного. Цель такой пересадки – обеспечить организм достаточным для выработки инсулина количеством островков Лангерганса.
Островки Лангерганса начинают высвобождать инсулин вскоре после трансплантации. Тем не менее, полноценное их функционирование и рост новых кровеносных сосудов требуют времени.
Реципиентам до начала полноценной работы пересаженных островков приходиться продолжать инъекции инсулина. Они также могут принимать до и после трансплантации специальные препараты, способствующие успешному приживлению и длительному функционированию островков Лангерганса.
Тем не менее, аутоиммунный ответ, уничтоживший собственные бета-клетки пациента, может снова атаковать пересаженные островки. Хотя традиционным местом для инфузии донорских островков является печень, ученые проводят исследования альтернативных мест, включая мышечные ткани и другие органы.
Преимущества аллотрансплантации островков Лангерганса включают улучшение контроля глюкозы крови, снижение или устранение потребности в инъекциях инсулина для лечения диабета, предотвращение гипогликемии. Альтернативой трансплантации панкреатических островков является пересадка всей поджелудочной железы, которая чаще всего проводится вместе с пересадкой почки.
Преимущества трансплантации всей поджелудочной железы – меньшая зависимость от инсулина и более длительное функционирование органа. Основной недостаток пересадки поджелудочной железы состоит в том, что это очень сложная операция с высоким риском развития осложнений и даже смерти.
Аллотрансплантация панкреатических островков может также помочь избежать неосознанной гипогликемии. Научные исследования показали, что даже частично функционирующие после пересадки островки могут предотвратить это опасное состояние.
Улучшение контроля над уровнем глюкозы в крови с помощью аллотрансполантации островков также может замедлить или предотвратить прогрессирование вызванных диабетом проблем, таких как заболевания сердца и почек, поражения нервов и глаз. Длятся исследования по изучению этой возможности.
Недостатки аллотрансплантации панкреатических островков включают риски, связанные с самой процедурой – в частности, кровотечения или тромбозы. Пересаженные островки могут частично или полностью прекратить свое функционирование. Другие риски связаны с побочными эффектами иммуносупрессивных препаратов, которые вынуждены принимать пациенты для того, чтобы остановить отторжение иммунной системой пересаженных островков.
Если у пациента уже есть пересаженная почка и он уже принимает иммуносупрессивные препараты, дополнительными рисками являются только инфузия островков и побочные эффекты иммуносупрессивных препаратов, которые вводятся во время аллотрансплантации. Эти лекарственные средства не нужны при аутотрансплантации, так как вводимые клетки берутся из собственного организма пациента.
С 1999 по 2009 год в США было проведено аллотрансплантацию островков поджелудочной железы 571 пациенту. В некоторых случаях эта процедура проводилась в сочетании с пересадкой почки. Большая часть пациентов получили одну или две инфузии островков. В конце десятилетия среднее количество островков, получаемых во время одной инфузии, составляло 463 000.
Согласно статистическим данным, в течение года после трансплантации около 60% реципиентов получили независимость от инсулина, под чем подразумевается прекращение инъекций инсулина длительностью, как минимум, 14 дней.
На конец второго года после пересадки прекратить инъекции, как минимум, на 14 дней могли 50% реципиентов. Тем не менее, долгосрочную независимость т инсулина поддерживать трудно, и в конечном итоге большинство из пациентов были вынуждены снова принимать инсулин.
Были определены факторы, связанные с лучшими результатами аллотрансплантации:
Тем не менее, научные данные свидетельствуют о том, что даже частично функционирующие пересаженные островки Лангерганса могут улучшить контроль над уровнем глюкозы в крови и снизить дозы вводимого инсулина.
Иммуносупрессивные препараты необходимы для предотвращения отторжения – распространенной проблемы при любой трансплантации.
Ученые добились многих успехов в области трансплантации островков Лангерганса в течение послезних лет. В 2000 году канадские ученые опубликовали свой протокол трансплантации (Эдмонтонский протокол), который был адаптирован медицинскими и исследовательскими центрами всего мира и продолжает совершенствоваться.
Эдмонтонский протокол вводит использование новой комбинации иммуносупрессивных препаратов, включая даклизумаб, сиролимус и такролимус. Ученые продолжают развивать и изучать модификации этого протокола, включая улучшенные схемы лечения, которые способствуют увеличению успеха трансплантации. Эти схемы в различных центрах могут быть разными.
Примеры других иммуносупрессантов, используемых при трансплантации островков Лангерганса, включают антитимоцитарный глобулин, белатацепт, этанерцепт, алемтузумаб, базаликсимаб, эверолимус и мофетил микофенолата. Ученые также исследуют препараты, не принадлежащие к группе иммуносупрессантов, – например, экзенатид и ситаглиптин.
Иммуносупрессивные препараты имеют серьезные побочные эффекты, а их долгосрочное влияние до сих пор полностью не изучены. Немедленные побочные эффекты включают язвы в ротовой полости и проблемы в пищеварительном тракте (например, расстройство желудка и диарея). У пациентов могут также развиваться:
Прием иммуносупрессантов также повышает риск развития некоторых видов опухолей и рака.
Ученые продолжают искать пути достижения толерантности иммунной системы к пересаженным островкам, при которой иммунитет не распознает их в качестве чужеродных.
Иммунная толерантность позволила бы поддерживать функционирование пересаженных островков без приема иммуносупрессивных препаратов. Например, один из методов заключается в трансплантации островков, инкапсулированных в специальное покрытие, которое может помочь предотвратить реакцию отторжения.
Нехватка подходящих доноров – главное препятствие для широкого применения аллотрансплантации островков Лангерганса. Кроме этого, не все донорские поджелудочные железы подходят для экстрагирования островков, так как они не отвечают всем критериям отбора.
Нужно учитывать также и то, что во время подготовки островков к пересадки они часто повреждаются. Поэтому каждый год проводиться очень мало трансплантаций.
Ученые изучают различные методы решения этой проблемы. Например, используют только часть поджелудочной железы от живого донора, применяют панкреатические островки свиней.
Ученые пересаживали островки свиней другим животным, включая обезьян, инкапсулируя их в специальное покрытие или применяя препараты для профилактики отторжения. Другой подход состоит в создании островков из клеток других типов – например, из стволовых клеток.
Кроме этого, широкому распространению аллотрансплантации островков препятствуют финансовые барьеры. Например, в США технология трансплантации считается экспериментальной, поэтому ее финансируют из исследовательских фондов, так как страховки не покрывают подобные методы.
Человек, которому провели трансплантацию панкреатических островков, должен соблюдать диету, разработанную врачами и диетологами. Иммуносупрессивные препараты, принимаемые после пересадки, могут стать причиной увеличения веса. Здоровое питание важно для контроля над массой тела, артериальным давлением, холестерином крови и уровнями глюкозы в крови.
Дорогие посетители сайта Фармамир. Статья не является медицинским советом и не может служить заменой консультации с врачом.
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.
Выявлено, что у новорожденных островки занимают 6% от всей массы органа. По мере взросления организма удельный вес структур, имеющих эндокринную активность, снижается. К 50-ти годам их остается всего 1-2%. В течение суток островки Лангерганса секретируют 2 мг инсулина.
Островки Лангерганса имеют в составе разные, морфологически и функционально, клетки.
Эндокринный сегмент поджелудочной железы включает :
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:
При нарушении иммунных механизмов против бета-клеток образуются антитела, которые их разрушают и приводят к развитию сахарного диабета.
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.
Альтернативным источником материала для восстановления островков являются стволовые клетки. Они могут быть актуальными, так как резервы донорских клеток ограничены. Регенерационная медицина быстро развивается, предлагает новые методы лечения во многих областях. Важно восстановить толерантность иммунной системы, так как новые пересаженные клетки также будут разрушены через определенный промежуток времени.
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.
Островки Лангерганса поджелудочной железы или панкреатические островки являются полигормональными эндокринными клетками, которые отвечают за выработку гормонов. Их размер варьируется от 0,1 до 0,2 мм, общее количество у взрослых людей от 200 тыс. до двух миллионов.
Целые группы клеточных скоплений открыл немецкий ученый Пауль Лангерганс в середине 19 века – их назвали в его честь. В течение 24 часов панкреатические островки продуцируют около 2 миллиграмм инсулина.
В большинстве клетки локализуются в хвостовой части поджелудочной железы. Их масса не превышает 3% от общего объема органа пищеварительной системы. С возрастом вес клеток, обладающих эндокринной активностью, значительно понижается. К 50-летнему возрасту их остается 1-2%.
Рассмотрим, для чего нужен островковый аппарат поджелудочной железы, и из каких клеток он состоит?
Панкреатические островки – это не скопление одинаковых клеточных структур, они включают в себя клетки, которые отличаются функциональностью и морфологией. Эндокринный отдел ПЖ состоит из бета-клеток, их общий удельный вес около 80%, они выделяют амелин и инсулин.
Альфа клетки поджелудочной железы вырабатывают глюкагон. Это вещество выступает антагонистом инсулина, способствует повышению глюкозы в кровеносной системе. Они занимают около 20% в отношении общей массы.
Глюкагон отличается обширной функциональностью. Он оказывает воздействие на продуцирование глюкозы в печени, стимулирует распад жировой ткани, понижает концентрацию холестерина в организме.
Также это вещество способствует регенерации клеток печени, помогает выйти инсулину из организма, усиливает кровообращение в почках. Инсулин и глюкагон обладают разными, причем противоположными функциями. Урегулировать такое положение помогают другие вещества как адреналин, соматотропин, кортизол.
Клетки Лангерганса поджелудочной железы состоят из следующих скоплений:
Островки Лангерганса – это сложно устроенный и многофункциональный микроорган, который имеет определенный размер, форму, характерное распределение эндокринных составляющих.
Именно клеточная архитектура оказывает влияние на межклеточные соединения и паракринные регуляции, что помогает высвобождаться инсулину.
Уровень сахара
Поджелудочная железа – это достаточно простой орган с точки зрения строения, однако его функциональность достаточно обширная. Внутренний орган вырабатывает гормон инсулин, который регулирует сахар в крови. Если наблюдается его относительная либо абсолютная недостаточность, то диагностируется патология – сахарный диабет 1 типа.
Поскольку ПЖ относится к органам пищеварительной системы, она принимает активное участие в выработке панкреатических ферментов, способствующих расщеплению углеводов, жиров и белков, поступивших с продуктами питания. При нарушении этой функции диагностируется панкреатит.
Главный функционал панкреатических островков заключается в поддержании требуемой концентрации углеводов и контроле других внутренних органов. Скопление клеток обильно снабжается кровью, они иннервируются посредством симпатических и блуждающих нервов.
Строение островков достаточно сложное. Можно сказать, что каждое скопление клеток – это полноценное образование, имеющее свой функционал. Благодаря такому строению обеспечивается обмен между компонентами паренхимы и др. железами.
Клетки островков располагаются в виде мозайки, то есть, хаотично. Зрелый островок характеризуется правильной организацией. Он состоит из долек, их окружают соединительные ткани, внутри проходят мельчайшие кровеносные сосуды. В центре долек – бета-клетки, на периферии располагаются другие. Именно от размера последних скоплений зависит размер островков.
Когда составляющие островков начинают взаимодействовать между собой, это отражается на др. клетках, которые локализуются рядом. Это можно описать следующими нюансами:
Если в заложенной природе цепочке выявляется сбой, связанный с иммунными нарушениями, то бета-клетки атакуются собственным иммунитетом.
Они начинают разрушаться, что провоцирует серьезное и опасное заболевание – сахарный диабет.
– это хроническое и неизлечимое заболевание. Эндокринология не придумала способа, как вылечить человека навсегда. Посредством медикаментозных препаратов и здорового образа жизни можно добиться стойкой компенсации болезни, но не более того.
Бета-клетки не имеют свойство восстанавливаться. Однако в современном мире существуют определенные способы, помогающие их «восстановить» – заменить. Наряду с трансплантацией поджелудочной железы либо установлением искусственного внутреннего органа, осуществляется пересадка панкреатических клеток.
Это единственный шанс для диабетиков, позволяющий восстановить структуру разрушенных островков. Проводились многочисленные научные эксперименты, в ходе которых диабетикам первого типа пересадили бета-клетки от донора.
Результаты исследований показали, что хирургическое вмешательство способствует восстановлению концентрации углеводов в человеческом организме. Иными словами, решение проблемы есть, что является большим плюсом. Однако к минусу относят пожизненную иммуносупрессивную терапию – применение лекарственных препаратов, которые предупреждают отторжение донорского биологического материала.
В качестве альтернативы донорского источника допускается использование стволовых клеток. Этот вариант достаточно актуален, поскольку панкреатические островки доноров имеют определенный резерв.
Восстановительная медицина развивается стремительными шагами, но нужно научиться не только пересаживать клетки, но и предотвратить их последующее разрушение, что происходит в любом случае в организме диабетиков.
Имеет определенную перспективу в медицине пересадка ПЖ от свиньи. До открытия инсулина, вытяжки из железы животного использовали для . Как известно, различие человеческого и свиного инсулина только в одной аминокислоте.
Изучение строения и функциональности панкреатических островков характеризуется большими перспективами, поскольку «сладкая» болезнь возникает вследствие поражения их структуры.
О работе поджелудочной железы рассказано в видео в этой статье.
