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:

1. Контроль гликемии.
2. Регуляция активности ферментов.
3. 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.

Находящиеся в поджелудочной железе островки Лангерганса, представляют собой скопление эндокринных клеток, отвечающих за продуцирование гормонов. В середине XIX века ученый Паул Лангерганск открыл целые группы этих клеток, поэтому скопления были названы в его честь.

В течение суток островки вырабатывают 2 мг инсулина.

Островковые клетки сконцентрированы в основном в хвостовом отделе поджелудочной железы. Их масса составляет 2% от общего веса железы. Общее количество островков в паренхиме - приблизительно 1 000 000.

Интересным является тот факт, что у новорожденных масса островков занимает 6% от веса поджелудочной железы.

С течением лет удельный вес структур организма, имеющих эндокринную активность, поджелудочной железы, уменьшается. К 50-ти годам существования человека остается всего 1-2% островков

Из каких клеток состоят скопления

В своем составе островки Лангерганса имеют разные по функциональности и морфологии клетки.

Эндокринный отдел поджелудочной железы состоит из:

• продуцирующих глюкагон альфа-клеток. Гормон является антагонистом инсулина и повышает уровень сахара в кровотоке. Альфа-клетки занимают 20% веса остальных клеток;
• за синтез амелина и инсулина отвечают бета-клетки, они занимают 80% веса островка;
• выработку соматостатина, способного угнетать секрет других органов, обеспечивают дельта-клетки. Их масса составляет от 3 до 10%;
• РР-клетки необходимы для продуцирования панкреатического полипептида. Гормон способствует усилению секреторной функции желудка и подавлению секреции паренхимы;
• грелин, отвечающий за возникновение у человека чувства голода, вырабатывают эпсилон-клетки.

Как устроены и для чего нужны островки

Основная функция, которую выполняют островки Лангерганса – поддержание правильного уровня углеводов в организме и контроль над другими эндокринными органами. Островки иннервируются симпатическими и блуждающими нервами и обильно снабжаются кровью.

Островки Лангерганса в поджелудочной имеют сложную структуру. По сути, каждый из них являет собой активное полноценное функциональное образование. Строение островка обеспечивает обмен между биологически активными веществами паренхимы и другими железами. Это необходимо для слаженной секреции инсулина.

Клетки островков перемешаны между собой, то есть, расположены в виде мозаики. Зрелый островок в поджелудочной железе имеет правильную организацию. Островок состоит из долек, которые окружает соединительная ткань, внутри клеток проходят кровеносные капилляры.

В центре долек находятся бета-клетки, в периферическом же отделе расположены альфа и дельта-клетки. Поэтому строение островков Лангерганса полностью зависит от их размеров.

Почему против островков образуются антитела? В чем заключается их эндокринная функция? Оказывается, при взаимодействии клеток островков развивается механизм обратной связи, и тогда эти клетки оказывают влияние на другие клетки, расположенные поблизости.

1. Инсулин активизирует функцию бета-клеток и угнетающе действует на альфа-клетки.
2. Альфа-клетки активизирует глюкагон, а те воздействуют на дельта-клетки.
3. Работу альфа и бета-клеток угнетает соматостатин.

Важно! При сбое иммунных механизмов образуются направленные против бета-клеток иммунные тела. Клетки разрушаются и приводят к страшному заболеванию, носящему название «сахарный диабет».

Что такое пересадка и зачем она нужна

Достойной альтернативой пересадки паренхимы железы является трансплантация островкового аппарата. В этом случае установка искусственного органа не потребуется. Пересадка дает шанс диабетикам восстановить структуру бета-клеток и не требуется в полном объеме.

На основании клинических исследований было доказано, что у больных сахарным диабетом типа 1, которым были пересажены донорские островковые клетки, полностью восстанавливается регуляция уровня углеводов. Чтобы предупредить отторжение донорских тканей, таким пациентам проводилась мощная иммуносупрессивная терапия.

Для восстановления островков существует и другой материал – стволовые клетки. Поскольку резервы донорских клеток не безграничны, такая альтернатива является весьма актуальной.

Для организма очень важно восстановить восприимчивость иммунной системы, иначе вновь пересаженные клетки будут отторгаться или разрушаться через некоторое время.

Сегодня быстро развивается регенерационная терапия, она предлагает новые методики во всех областях. Перспективна и ксенотрансплантация – пересадка человеку свиной поджелудочной железы.

Экстракты паренхимы свиньи использовались для лечения сахарного диабета еще до открытия инсулина. Оказывается человеческая и свиная железы отличаются лишь одной аминокислотой.

Поскольку развивается вследствие поражения островков Лангерганса, их изучение имеет большие перспективы для эффективного лечения заболевания.

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).

А-клетки (А) - аргирофильные полигональные элементы с глубоко инвагинированным ядром, заметным ядрышком и в основном хорошо развитыми органеллами. Несколько лизосом и пигментных гранул может также присутствовать в цитоплазме. Характерной особенностью А-клеток является наличие окруженных одинарной мембраной секреторных гранул (АСГ), достигающих около 300 нм в диаметре. Гранулы возникают из комплекса Гольджи (Г), их содержимое выбрасывается из тела клетки путем экзоцитоза. В течение этого процесса мембрана гранулы сливается с плазмолеммой А-клетки, ориентированной по направлению к капилляру (Кап). Гранула высвобождается между базальной мембраной (БМЭ) эндокринной клетки и собственно эндокринной клеткой. Только в этом узком пространстве находится содержимое гранул в форме видимых маленьких пузырьков. Это содержимое становится неразличимым в околокапиллярном пространстве (ОП), т. е. в пространстве между базальной мембраной эндокринной клетки и капиллярной базальной мембраной (БМК). А-клетки продуцируют глюкагон.

В-клетки (Б) - полигональные клетки с овальным и часто инвагинированным ядром и массивным ядрышком. Цитоплазма содержит хорошо развитый комплекс Гольджи (Г), большие многочисленные митохондрии, несколько коротких цистерн гранулярной эндоплазматической сети и рибосомы. Многочисленные секреторные гранулы (БСГ) диаметром около 200 нм, ограниченные одинарными мембранами, происходят из комплекса Гольджи. Гранулы содержат осмиофильное «ядро», в котором могут обнаруживаться один или несколько политональных кристаллов. Сначала гранулы достигают околокапиллярного пространства путем экзоцитоза, как описано для А-клеток, и затем - капилляров. В-клетки синтезируют инсулин.

D-клетки (Д) - овальные или полигональные клетки с округлым ядром и хорошо развитыми митохондриями и комплексом Гольджи (Г). Другие органеллы также ясно видимы. Из комплекса Гольджи выделяются окруженные одинарной мембраной секреторные гранулы (ДСГ) диаметром 220-350 нм, наполненные гранулярным, умеренно осмиофильным материалом, который экскретируется из тела клетки путем экзоцитоза, как описано для А-клеток. D-клетки продуцируют соматостатин и гастрин. Они являются типом APUD-клеток.

РР-клетки (ПП), или F-клетки , - эндокринные клетки островков Лангерганса , не только находящиеся в юкстадуоденальных панкреатических островках, но также ассоциированные с панкреатическими ацинарными клетками и клетками, выстилающими маленькие и среднего размера экскреторные протоки. РР-клетки имеют округлое или эллиптическое ядро, митохондрии, умеренно развитый комплекс Гольджи, короткие цистерны гранулярной эндоплазматической сети и большое количество маленьких, окруженных одинарной мембраной секреторных гранул (ППСГ) диаметром 140-120 нм с гомогенным содержимым. РР-клетки синтезируют панкреатические полипептиды.

Глюкагон - это гормон, который стимулирует печеночный глюконеогенез. Инсулин - гормон, стимулирующий получение клетками глюкозы (гепатоциты , скелетные мышечные волокна). Соматостатин - гормон, ингибирующий (подавляющий) освобождение глюкагона и гормона роста, а также панкреатическую секрецию. Панкреатический полипептид - это гормон, который тормозит панкреатическую экзокринную секрецию и продукцию желчи.

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.

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?

Из каких клеток состоят островки?

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:

• Скопление «дельта» обеспечивает секрецию соматостатина, который может угнетать выработку других компонентов. От общей массы этого гормонального вещества около 3-10%;
• ПП-клетки способны выделять панкреатический пептид, который усиливает желудочную секрецию и подавляет излишнюю активность органа пищеварительной системы;
• Скопление Эпсилон синтезируют особое вещество, отвечающее за чувство голода.

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.

Строение и функциональность панкреатических островков

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:

1. Инсулин способствует секреторной активности бета-клеток, но при этом подавляет рабочую функциональность альфа скоплений.
2. В свою очередь альфа-клетки приводят в «тонус» глюкагон, а он воздействует на дельта-клетки.
3. Соматостатин одинаково угнетает функциональность, как бета, так и альфа-клеток.

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.

Трансплантация клеток

– 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.