Островка: Недопустимое название — Викисловарь

Островка — река в России, протекает в Рязанской и Тамбовской областях. Левый приток Тяновки.
Река берёт начало у села Островка Сараевского района Рязанской области. Течёт на юго-восток по территории Моршанского района. Устье реки находится в 5 км по левому берегу реки Тяновка. Длина реки составляет 34 км.

Островка, related objects

Nearby cities:

Coordinates:   53°39’9″N   41°33’53″E

•  179 km
•  185 km
•  257 km
•  261 km
•  276 km
•  323 km
•  365 km
•  403 km
•  489 km
•  544 km

This article was last modified 7 years ago

Трансплантация островка поджелудочной железы | NIDDK

На этой странице:

Что такое островки?

Островки поджелудочной железы, также называемые островками Лангерганса, представляют собой группы клеток поджелудочной железы. Поджелудочная железа — это орган, который вырабатывает гормоны, которые помогают организму расщепляться и использовать пищу. Островки содержат несколько типов клеток, в том числе бета-клетки, вырабатывающие гормон инсулин. Инсулин помогает вашему организму использовать глюкозу для получения энергии и помогает контролировать уровень глюкозы в крови, также называемый сахаром в крови.

Что такое трансплантация островков поджелудочной железы и как с ее помощью можно лечить диабет 1 типа?

У людей с диабетом 1 типа иммунная система атакует и разрушает бета-клетки. Люди с диабетом 1 типа должны принимать инсулин, потому что их организм больше не вырабатывает этот гормон.

Трансплантация островков поджелудочной железы — экспериментальное лечение диабета 1 типа. Поскольку это экспериментальная процедура, трансплантация островков может выполняться только как часть U.Клинические испытания, разрешенные Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA).

При трансплантации островков, используемой для лечения диабета 1 типа, также называемой аллотрансплантацией островков, врачи берут островки со здоровыми бета-клетками из поджелудочной железы умершего донора органов. Затем врачи вводят здоровые островковые клетки, взятые у донора, в вену, по которой кровь поступает в печень человека с диабетом 1 типа. Человек, которому делают трансплантат, называется реципиентом. Эти островки начинают производить и выделять инсулин в организме реципиента.Чтобы прекратить использование инсулина, часто требуется более одной инъекции трансплантированных островковых клеток.

Исследователи надеются, что трансплантация островков поможет людям с диабетом 1 типа

• повышают уровень глюкозы в крови
• понизить или устранить потребность в инъекциях инсулина
• лучше распознает симптомы низкого уровня глюкозы в крови, также называемые гипогликемией
• предотвратить тяжелую гипогликемию, когда уровень глюкозы в крови человека становится настолько низким, что ему или ей требуется помощь другого человека для лечения гипогликемии

Трансплантация поджелудочной железы целиком — это еще одна процедура, с помощью которой больному диабетом 1 типа можно получить здоровые бета-клетки. Однако трансплантация поджелудочной железы — серьезная операция, сопряженная с большим риском осложнений, чем трансплантация островков.

Кто кандидаты на трансплантацию островков?

Не все люди с диабетом 1 типа подходят для трансплантации островков. Некоторые люди с диабетом 1 типа, у которых уровень глюкозы в крови трудно контролировать, страдают тяжелой гипогликемией и не осознают гипогликемию — опасное состояние, при котором человек не может почувствовать или распознать симптомы гипогликемии — могут быть кандидатами.

Врачи рассматривают людей для трансплантации островков, если возможные преимущества, такие как возможность лучшего достижения целевого уровня глюкозы в крови без проблем, таких как гипогликемия, перевешивают риски, такие как возможные побочные эффекты иммунодепрессантов. Иммунодепрессанты — это лекарства, которые реципиенты должны принимать, чтобы их иммунная система не атаковала и не разрушила пересаженные островки.

Люди с диабетом 1 типа, перенесшие или планирующие пересадку почки для лечения почечной недостаточности, могут быть кандидатами на трансплантацию островков. Трансплантацию островков можно проводить одновременно с трансплантацией почки или после нее. Реципиенты трансплантата почки уже будут принимать иммунодепрессанты, чтобы предотвратить отторжение пересаженной почки. Таким образом, пересадка островков не увеличивает риска.

Как врачи проводят трансплантацию островков?

Специальные ферменты используются для удаления островков из поджелудочной железы умершего донора. Островки очищаются и подсчитываются в лаборатории. В среднем за каждую процедуру пересаживается около 400 000 островков. ¹

Реципиенту трансплантата во время процедуры чаще всего вводят местный анестетик и успокаивающее средство — лекарство, которое поможет вам расслабиться. В некоторых случаях реципиенту может быть проведена общая анестезия.

Процедура инфузии островкового трансплантата включает введение тонкой гибкой трубки, называемой катетером, через небольшой разрез в верхней части живота реципиента. Радиолог использует рентгеновские лучи и ультразвук, чтобы ввести катетер в воротную вену печени. Островки медленно вводятся через катетер в печень под действием силы тяжести.В качестве альтернативы можно использовать минимально инвазивную открытую процедуру для прямой визуализации вены рядом с печенью для введения катетера.

В течение следующих 2 недель формируются новые кровеносные сосуды, которые соединяют островки с кровеносными сосудами реципиента. ² Бета-клетки островков начинают вырабатывать и выделять инсулин в кровоток сразу после трансплантации.

Каковы преимущества трансплантации островков?

Получатели могут получить следующие преимущества

• Повышение уровня глюкозы в крови
• меньше или нет необходимости в инъекциях инсулина для лечения диабета
• меньше или нет эпизодов тяжелой гипогликемии
• улучшает осведомленность о гипогликемии, что помогает предотвратить эпизоды тяжелой гипогликемии

Исследования также показывают, что трансплантация островков может предотвратить или замедлить развитие таких осложнений диабета, как болезни сердца, почек, а также повреждение нервов или глаз. ³

Насколько успешна трансплантация островков?

Клиническое испытание фазы 3, проведенное Консорциумом по трансплантации островков при поддержке Национальных институтов здравоохранения (NIH), рассматривало результаты, связанные с трансплантацией островков. Испытания фазы 3 тестируют новые методы лечения на больших группах людей, чтобы подтвердить эффективность лечения и отслеживать побочные эффекты.Участники этого исследования, спонсируемого Национальным институтом здравоохранения (NIH), включали людей с диабетом 1 типа, у которых проблемы с контролем уровня глюкозы в крови, такие как тяжелая гипогликемия и неосведомленность о гипогликемии.

Исследование показало, что через 1 год после трансплантации островков около 9 из 10 реципиентов трансплантата имели уровень A1C ниже 7 процентов и не имели эпизодов тяжелой гипогликемии. Цель A1C для многих людей с диабетом ниже 7 процентов. Около половины реципиентов не нуждались в инсулине.Через два года после трансплантации островков около 7 из 10 реципиентов имели уровень A1C менее 7 процентов и не имели эпизодов тяжелой гипогликемии, а около 4 из 10 не нуждались в инсулине. ⁴

Текущее исследование в рамках этого исследования также показало, что у реципиентов островковых трансплантатов значительно улучшилось качество жизни, связанное с диабетом, и улучшилось общее состояние здоровья после трансплантации. Эти улучшения наблюдались даже у реципиентов трансплантата, которым все еще нужно было принимать инсулин для лечения диабета. ⁵

Каковы риски трансплантации островков?

Риски трансплантации островков включают

• кровотечение, сгустки крови, боль после процедуры
• вероятность того, что пересаженные островки не работают или могут перестать работать
• побочные эффекты лекарств против отторжения, также называемых иммунодепрессантами, которые описаны ниже
• выработка антител против донорских клеток, что может затруднить поиск подходящего донора органа, если в будущем потребуется еще один трансплантат

Иммунодепрессанты

После трансплантации островков реципиенты будут принимать лекарства, называемые иммунодепрессантами, до тех пор, пока трансплантированные островки работают. Эти лекарства помогают предотвратить отторжение пересаженных островков. Отторжение происходит, когда иммунная система организма считает островки «чужеродными» и пытается их уничтожить. Если реципиент перестанет принимать иммунодепрессанты, организм реципиента отторгнет пересаженные островки, и островки перестанут работать.

Иммунодепрессанты могут иметь множество серьезных побочных эффектов. Возможные побочные эффекты включают

Насколько распространена трансплантация островков?

Трансплантация островков не является распространенным методом лечения диабета 1 типа.В Соединенных Штатах трансплантация островков считается экспериментальным лечением. Трансплантация островков выполняется только в больницах, имеющих разрешение FDA на проведение клинических исследований — медицинских исследований с участием людей — по этой процедуре. По мере проведения дополнительных исследований трансплантация островков может стать более распространенным методом лечения в будущем.

По данным Совместного реестра трансплантации островков (CITR), в период с 1999 по 2015 год 1086 человек во всем мире получили трансплантаты островковых клеток от диабета 1 типа. ¹ CITR собирает информацию о трансплантации островковых клеток, проводимой в исследовательских центрах Северной Америки, Европы, Австралии и Азии. Национальный институт диабета, болезней органов пищеварения и почек учредил и поддерживает CITR. JDRF, ранее известный как Фонд исследований ювенильного диабета, также помог в создании CITR.

Почему трансплантация островков не используется чаще для лечения диабета 1 типа?

Трансплантация островков нечасто используется для лечения диабета 1 типа по нескольким причинам:

Трансплантация островков считается экспериментальной процедурой

В США трансплантация островков считается экспериментальной процедурой.До тех пор, пока трансплантация островков не будет одобрена в качестве лечения диабета 1 типа, процедура может выполняться только в исследовательских целях посредством клинических испытаний. Планы медицинского страхования обычно не покрывают стоимость экспериментальных процедур.

Информация из клинических испытаний фазы 3 при поддержке NIH передается в FDA, чтобы предоставить доказательства для рассмотрения того, может ли трансплантация островков быть одобрена в качестве лечения некоторых людей с диабетом 1 типа.

На сайте www.ClinicalTrials.gov. Вы можете расширить или сузить список, включив в него клинические исследования, проведенные отраслью, университетами и отдельными лицами; однако NIH не рассматривает эти исследования и не может гарантировать их безопасность. Прежде чем участвовать в клиническом исследовании, всегда консультируйтесь со своим врачом.

Реципиенты трансплантата островков должны принимать иммунодепрессанты

Реципиенты трансплантата островков должны принимать длительные иммунодепрессанты, и эти лекарства могут вызывать серьезные побочные эффекты. Исследователи ищут способы предотвратить отторжение островков без длительных иммунодепрессантов.В одном из подходов, называемых инкапсуляцией, островки покрывают материалом, который защищает их от атак иммунной системы реципиента.

Дефицит островков-доноров

Лишь небольшое количество донорских поджелудочных желез доступны для трансплантации островков каждый год. По данным Сети по закупке и трансплантации органов, в 2017 году от умерших доноров было извлечено 1315 поджелудочных желез. ^{Многие пожертвованные поджелудочные железы не подходят для изоляции островков. Кроме того, некоторые донорские островки могут быть повреждены или разрушены в процессе трансплантации.}

Исследователи изучают различные способы преодоления дефицита островков-доноров. Например, ученые изучают способы пересадки островков от свиней или создания новых островков человека из стволовых клеток.

Используется ли трансплантация островков для лечения других заболеваний?

Врачи могут выполнять другой тип трансплантации островков, называемый аутотрансплантацией островков, у людей, у которых полностью удалена поджелудочная железа для лечения тяжелого и хронического панкреатита. Люди с диабетом 1 типа не могут пройти аутотрансплантацию островков.

При аутотрансплантации островков врачи удаляют поджелудочную железу пациента, удаляют островки из поджелудочной железы и трансплантируют островки в печень пациента. Цель состоит в том, чтобы дать организму достаточно здоровых островков, вырабатывающих инсулин. Пациентам не нужно принимать иммунодепрессанты после аутотрансплантации островков, потому что они получают островки из собственного тела.

Самостоятельная трансплантация островков не считается экспериментальной.

Список литературы

[1] Совместный реестр трансплантатов островков (CITR).Десятый годовой отчет CITR. Веб-сайт Совместного реестра трансплантатов островков. https://citregistry.org/system/files/10th_AR.pdf. Закрытие файла данных: 6 января 2017 г. По состоянию на 18 сентября 2018 г.

[2] Nyqvist D, Speier S, Rodriguez-Diaz R, et al. Донорные островковые эндотелиальные клетки при реваскуляризации островков поджелудочной железы. Диабет . 2011: 2571–2577.

[3] Шапиро А.М., Покрывчинская М., Рикорди С. Клиническая трансплантация островков поджелудочной железы. Обзоры природы. Эндокринология .2017; 13 (5): 268–277.

[4] Геринг Б.Дж., Кларк В.Р., Бриджес Н.Д. и др. Испытание фазы 3 трансплантации островков человека при диабете 1 типа, осложненном тяжелой гипогликемией. Уход за диабетом. 2016; 39 (7): 1230–1240.

[5] Фостер Е.Д., Бриджес Н.Д., Ферер И.Д., Эггерман Т.Л., Хансикер Л.Г., Алехандро Р.; Консорциум по трансплантации клинических островков. Улучшение связанного со здоровьем качества жизни в испытании по трансплантации островков 3 фазы при диабете 1 типа, осложненном тяжелой гипогликемией [опубликовано в Интернете 21 марта 2018 г.]. Уход за диабетом. 2018. pii: dc171779. DOI: 10.2337 / dc17-1779.

[6] Министерство здравоохранения и социальных служб США. Национальные данные. Веб-сайт сети по закупке и трансплантации органов. https://optn.transplant.hrsa.gov/data/. По состоянию на 12 октября 2018 г.

Регенерация островка — Центр регенеративной медицины

Регенерация островка

Исследователи и врачи изучают, как восстановить, защитить и заменить островки поджелудочной железы, что может привести к новым методам лечения диабета 1 и 2 типа.

Конечная цель программы регенерации островка в Центре регенеративной медицины клиники Мэйо — разработать методы лечения диабета с помощью различных регенеративных подходов, в том числе:

• Биология островка
• Стволовые клетки
• Биоинженерия
• Генная терапия
• Наука о трансплантологии

Эндокринные клетки поджелудочной железы, содержащиеся в островках Лангерганса, отвечают за поддержание уровня глюкозы в крови. Глюкозо-чувствительные инсулин-секретирующие клетки островков (бета-клетки) дисфункциональны при диабете как 1-го, так и 2-го типа. При диабете 1 типа бета-клетки разрушаются, а при диабете 2 типа они могут не вырабатывать достаточно инсулина.

Поскольку пока невозможно трансплантировать новые функциональные бета-клетки, специфичные для конкретного пациента, людям с диабетом 1 типа требуется инсулинотерапия. Люди с диабетом 2 типа часто нуждаются в лекарствах, а некоторым требуется инсулинотерапия.

Основные направления

Исследователи регенерации островков используют несколько подходов для восстановления, защиты и замены островков поджелудочной железы.Сочетая эти усилия с фундаментальной наукой и клиническими исследованиями, направленными на понимание биологии островков и диабета, Программа восстановления островков в клинике Мэйо готова разработать новые методы лечения диабета.

Замена островков

Чтобы решить проблему дисфункции островков, характерную для диабета, исследователи Центра регенеративной медицины сосредоточены на создании бета-клеток поджелудочной железы из стволовых клеток и воссоздании нормальной клеточной среды бета-клеток (островки Лангерганса).

Помимо бета-клеток, продуцирующих инсулин, островки Лангерганса состоят из дополнительных специализированных типов клеток, которые важны для оптимального функционирования островка. Специализированные островковые клетки включают альфа-клетки, которые производят гормон, называемый глюкагон, и дельта-клетки, которые производят гормон, называемый соматостатином.

Полученные островки, состоящие из всех трех типов клеток, можно трансплантировать людям с диабетом, чтобы восстановить их способность регулировать уровень глюкозы в крови.

Регенерация островков

Исследователи клиники Мэйо изучают генную терапию как потенциальное средство повышения естественной способности организма к регенерации бета-клеток. Генная терапия включает доставку клеточных факторов, которые, как известно, усиливают рост и регенерацию бета-клеток в поджелудочную железу.

Исследователи разработали векторы доставки генов, специфичных для бета-клеток поджелудочной железы и специфичных для экзокринной ткани, и в настоящее время изучают терапевтические эффекты сверхэкспрессии факторов регенерации бета-клеток поджелудочной железы.

Защита островков

Исследования в клинике Майо выявили новые белки, которые могут участвовать в защите островков от иммунной системы. Островковые иммунные взаимодействия играют ключевую роль в развитии диабета 1 типа и в выживании трансплантированных клеточных продуктов, направленных на лечение болезни.

Разрабатывая новые стратегии защиты островковых клеток от иммунной атаки, исследователи могут отсрочить, обратить вспять или предотвратить возникновение диабета 1 типа. Недавние результаты показали, что доставка синтезированного искусственного гибридного белка в поджелудочную железу может предотвратить развитие диабета у мышей с лекарственным диабетом.Исследователи из центра также изучают несколько других стратегий защиты островков от иммунной системы.

Биология островка

Биологи островка в клинике Мэйо исследуют молекулярные и физиологические механизмы, лежащие в основе регуляции функции бета-клеток, выживаемости и размножения при здоровье и диабете.

Например, исследователи изучают роль генов циркадных часов как регуляторов транскрипции функции и регенерации бета-клеток.Это исследование показывает, что терапевтическая регуляция генов островковых циркадных часов представляет собой новый терапевтический подход к борьбе с патологией бета-клеток при диабете.

Технология индуцированных плюрипотентных стволовых клеток

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS) — биоинженерные стволовые клетки, которые действуют как эмбриональные стволовые клетки — предоставляют возможность генерировать индивидуальные для пациента островковые клетки. Используя собственные клетки кожи или клетки крови человека в качестве отправной точки, исследователи клиники Мэйо успешно создали индивидуальные для пациента iPS-клетки и превратили их в чувствительные к глюкозе, продуцирующие инсулин клетки в лаборатории.

Поскольку эти специфичные для пациента клетки происходят из собственных клеток пациента, нет необходимости давать пациентам какие-либо иммунодепрессанты после трансплантации, как это необходимо сегодня для трансплантации поджелудочной железы и островковых клеток.

Последние достижения

Исследования регенерации островков в клинике Мэйо дали следующие результаты:

• Создание iPS-клеток из фибробластов кожи, клеток крови и клеток желудка людей с диабетом 1 типа и пожилых людей с диабетом 2 типа
• Получение iPS-клеток без геномных модификаций от людей с диабетом 1 и 2 типа
• Создание нового протокола управляемой дифференцировки для дифференцировки стволовых клеток in vitro в клетки, продуцирующие инсулин
• Производство инсулин-продуцирующих клеток из iPS-клеток, полученных из клеток кожи и крови людей с диабетом и без него
• Создание протоколов получения альфа-и дельта-клеток поджелудочной железы из стволовых клеток
• Обнаружение того, что генная терапия с использованием вектора, нацеленного на поджелудочную железу и слитого белка GLP-1 / INGAP, может защитить мышей от развития диабета
• Выявление новых молекулярных механизмов, регулирующих функцию и рост бета-клеток при ожирении и диабете

Факультет регенерации островков

Исследователи, изучающие регенерацию островков в клинике Мэйо, включают:

.

Уникальная цитоархитектура островков поджелудочной железы человека имеет значение для функции островковых клеток

Abstract

Цитоархитектура островков человека была исследована с упором на клеточные ассоциации, которые обеспечивают анатомическую основу для паракринных взаимодействий. Используя конфокальную микроскопию и множественную иммунофлуоресценцию, мы обнаружили, что, вопреки описаниям прототипных островков в учебниках и литературе, островки человека не показывают анатомических подразделений.Инсулино-иммунореактивные β-клетки, глюкагон-иммунореактивные α-клетки и соматостатин-содержащие δ-клетки были обнаружены разбросанными по всему островку человека. Человеческие β-клетки не были сгруппированы, и большинство (71%) показали ассоциации с другими эндокринными клетками, что свидетельствует об уникальных паракринных взаимодействиях в островках человека. Островки человека содержали пропорционально меньше β-клеток и больше α-клеток, чем островки мыши. В островках человека большинство β, α и δ клеток были выровнены вдоль кровеносных сосудов без определенного порядка или расположения, что указывает на то, что островковая микроциркуляция, вероятно, не определяет порядок паракринных взаимодействий. Мы также исследовали, имеет ли уникальная цитоархитектура островков человека функциональное значение. Применяя визуализацию цитоплазматической концентрации свободного Ca ²⁺ , [Ca ²⁺ ] _i , мы обнаружили, что осцилляторная активность β-клеток не координировалась по всему островку человека, как это было в островках мыши. Кроме того, островки человека реагировали увеличением [Ca ²⁺ ] _i при снижении концентрации глюкозы до 1 мМ, что можно объяснить большим вкладом α-клеток в состав островков.Мы пришли к выводу, что уникальное клеточное расположение островков человека имеет функциональное значение для функции островковых клеток.

За последние три десятилетия сотни людей с сахарным диабетом 1 типа получили аллогенные трансплантаты эндокринной поджелудочной железы, островков Лангерганса, для лечения своего хронического заболевания. У этих пациентов диабет обращен путем трансплантации клеток, способных физиологически регулировать секрецию инсулина. В этом контексте необходимо определить качество островков, полученных из трупной поджелудочной железы.Однако неизвестно, какие физиологические параметры лучше всего коррелируют с полностью функциональным островком, способным обратить вспять диабет после трансплантации. Существует огромное количество информации о физиологии островков грызунов, но биология островков человека остается малоизученной. Поскольку тесты для определения качества островков разрабатываются многими лабораториями в области трансплантации островков, необходима переоценка структуры и функции островков человека.

Островки Лангерганса — это небольшие органы, расположенные в поджелудочной железе, которые имеют решающее значение для гомеостаза глюкозы.Островки обычно состоят из четырех типов секреторных эндокринных клеток, а именно, инсулинсодержащих β-клеток, глюкагон-содержащих α-клеток, соматостатин-содержащих δ-клеток и клеток, продуцирующих полипептид поджелудочной железы (PP). В островках грызунов преобладающие β-клетки сгруппированы в ядре обычно круглого островка, окруженного мантией из α, δ и PP клеток. Таким образом, в островках грызунов наблюдается четкая сегрегация типов клеток по разным участкам островка, что позволяет предположить, что в островке есть анатомические подразделения ( 1).Хотя это преобладающее описание в учебниках по эндокринологии (например, ссылки. 2 и 3) сообщалось о больших межвидовых вариациях клеточного состава и структуры островка ( 4).

Подробные количественные исследования, оценивающие клеточный состав островков человека, немногочисленны ( 5 ⇓– 7). Эти исследования показали, что островки состоят из ≈70% β-клеток, 20% α-клеток, <10% δ-клеток и <5% PP-клеток. Однако более поздние исследования показали меньшее количество β-клеток и большее количество α-клеток ( 8 ⇓– 10).Что еще более важно, нет исследований, посвященных тому, как различные типы клеток распределены в островках человека и как они связаны с микроциркуляцией островков и их функцией. Хотя упоминается в литературе ( 1, 11), представление о том, что островки человека или обезьяны не имеют такой организации, как островки грызунов, было в значительной степени отклонено.

Чтобы ответить на этот вопрос, мы исследовали клеточный состав островков в срезах поджелудочной железы человека с помощью конфокальной микроскопии и множественного иммунофлуоресцентного мечения.Мы подсчитали пропорциональный вклад различных типов клеток в островок и ассоциации между эндокринными клетками, а также между эндокринными клетками и кровеносными сосудами. Мы были особенно заинтересованы в сравнении цитоархитектурной структуры островка человека с островком мыши, который считался прототипом островка. Кроме того, мы провели визуализационные исследования цитоплазматической концентрации свободного Ca ²⁺ , [Ca ²⁺ ] _i , чтобы установить, существуют ли функциональные различия между островками мыши, обезьяны и человека.Наши результаты показывают поразительные различия между видами в отношении как цитоархитектуры, так и функции, и подчеркивают, что структура и функция островков человека нуждаются в переоценке.

Результаты

В качестве первого шага к характеристике островков Лангерганса человека мы исследовали, принадлежат ли островки человека к типичному типу островков, описанному во многих учебниках. Мы сравнили клеточный состав островков человека с островками трех других видов млекопитающих с помощью конфокальной микроскопии и множественной иммунофлуоресценции.Присутствие клеток, экспрессирующих инсулин, глюкагон и соматостатин, было обнаружено в срезах поджелудочной железы человека, обезьяны, свиньи и мыши ( Рисунок 1). На островках всех исследованных видов инсулин-экспрессирующих клеток было больше всего. Однако островки мыши были уникальны тем, что они в основном состояли из экспрессирующих инсулин клеток, сгруппированных в ядре островка ( Рис.1 C ). Немногочисленные иммунореактивные клетки глюкагон в островках мыши были локализованы на периферии островка ( Инжир.1 С ). На островках человека и обезьяны, напротив, глюкагонсодержащих клеток было много, и они были обнаружены разбросанными по всему островку ( Рис. 1 A и B ). Клетки, экспрессирующие соматостатин и РР, составляли меньшинство в островках всех видов. В островках мышей, но не у островков других видов, иммунореактивные соматостатин клетки преимущественно располагались на периферии ( Рис.1 C ). Островки свиней, по-видимому, состояли из нескольких более мелких субъединиц, которые напоминали островки мыши ( Инжир.1 D ). Наши результаты подтвердили предыдущие исследования состава островков мыши, но указали на поразительные межвидовые различия в структуре островков Лангерганса, в частности между островками приматов и грызунов (см. Также исх. 4).

Островки Лангерганса демонстрируют поразительные межвидовые различия. ( A — D ) Конфокальные микрофотографии (оптические срезы размером 1 мкм), показывающие репрезентативные иммуноокрашенные срезы поджелудочной железы, содержащие островки Лангерганса человека ( A ), обезьяны ( B ), мыши ( C ), и свинья ( D ). Инсулино-иммунореактивные (красный), глюкагон-иммунореактивный (зеленый) и соматостатин-иммунореактивный (синий) клетки были обнаружены случайным образом распределенными в островках человека и обезьяны. Напротив, инсулин-содержащие клетки были расположены в ядре, а глюкагон- и соматостатин-содержащие клетки — в мантии островков мыши. Свиньи островки, по-видимому, были сформированы из более мелких единиц (в данном случае трех), демонстрирующих организацию ядро-мантия. (Масштабная шкала, 50 мкм). ( E ) Количественный подсчет вклада инсулино-, глюкагон- и соматостатин-иммунореактивных клеток в состав островков в четырех различных областях поджелудочной железы человека ( n = 5 субъектов; среднее значение ± SEM).( F ) Сравнение клеточного состава островков человека с клеточным составом островков мыши. На островках человека было больше глюкагон-иммунореактивных клеток и меньше инсулино-иммунореактивных клеток ( n = 3 мыши и 5 человек; среднее значение ± стандартная ошибка среднего).

Детальных исследований клеточного состава островков человека ( 5 ⇓– 7, 10). Используя наш подход (см. Выше), мы решили подсчитать относительный вклад клеток, содержащих инсулин, глюкагон и соматостатин, в состав островков, расположенных в четырех различных областях поджелудочной железы человека.Островки в четырех исследованных областях имели схожий состав, хотя в шейке поджелудочной железы наблюдались островки с несколько более высокой долей иммунореактивных клеток к глюкагону ( Рис.1 E ). В зависимости от региона, инсулинсодержащие клетки составляли от 48% до 59% от общей популяции клеток, глюкагонсодержащие клетки — от 33% до 46% и клетки, содержащие соматостатин, — от 8% до 12%. Клеточный состав между островками в каждом регионе был изменчивым; некоторые островки в основном состоят из иммунореактивных клеток с инсулином (диапазон 32–77%), а другие островки — в основном из иммунореактивных клеток к глюкагону (диапазон 15–50%).Средний клеточный состав островков человека отличался от такового островков мыши ( Рис.1 F ). Доля инсулин-содержащих клеток была выше у мышей, чем в островках человека (77% против 55%; ANOVA с последующим тестом множественных сравнений Бонферрони, P <0,05), а доля глюкагон-содержащих клеток была ниже (18 % против 38%; P <0,05). Поскольку мы использовали один и тот же подход для количественной оценки различных типов клеток островков мыши и человека, мы пришли к выводу, что наши результаты отражают основные различия в составе клеток между двумя видами.

Чтобы оценить степень кластеризации или сегрегации типов клеток внутри островка, мы далее подсчитали долю клеток, содержащих инсулин и глюкагон, исключительно связанных с клетками того же типа (гомотипические ассоциации), по сравнению с долей клеток, близко расположенных к клеткам одного типа (гомотипические ассоциации). клетки других типов клеток (гетеротипические ассоциации). В островках мыши 71% инсулинсодержащих клеток показали исключительно гомотипические ассоциации, тогда как в островках человека только 29% показали эти ассоциации ( Таблица 1; ANOVA с последующим тестом множественных сравнений Бонферрони, P <0.001). Напротив, 71% инсулинсодержащих клеток островков человека показали ассоциации с другими типами клеток. У обоих видов> 90% клеток, содержащих глюкагон, находились в непосредственной близости от клеток других типов ( P > 0,05). Эти результаты демонстрируют, что инсулинсодержащие клетки более сгруппированы в островках мыши, чем в островках человека, и что инсулинсодержащие клетки человека смешиваются с другими типами клеток внутри островка. Чтобы исключить возможность того, что наши результаты по островкам человека были вызваны смещением выборки островков, мы исследовали последовательные участки одного и того же островка.Мы обнаружили, что все секции одного и того же островка показали схожий клеточный состав и цитоархитектуру, независимо от того, были ли секции из полюса или экваториальных областей островка ( Рис.2).

Конфокальные микрофотографии (оптические срезы размером 1 мкм) двух серий из пяти последовательных срезов поджелудочной железы человека (на расстоянии 10 мкм друг от друга), показывающие, что цитоархитектура не изменилась в пределах данного островка. Сходные пропорции иммунореактивных клеток с инсулином (красный), глюкагон (зеленый) и соматостатин (синий) можно увидеть во всех срезах.Показаны два островка; экваториальная плоскость для A показана третьей слева, а для B четвертой слева. (Масштаб, 50 мкм.)

Гомотипические и гетеротипические контакты клеток внутри островка

В отличие от островка мыши, клетки, содержащие инсулин, глюкагон и соматостатин, были обнаружены распределенными по всему островку человека. Поскольку эндокринные клетки обычно связаны с кровеносными сосудами, мы исследовали, отражает ли эта очевидно случайная клеточная организация характер васкуляризации островков человека.Мы обнаружили, что большинство клеток, независимо от типа клеток, располагались вблизи островковых кровеносных сосудов ( Рис.3). Восемьдесят шесть процентов иммунореактивных к глюкагону и 77% иммунореактивных клеток к инсулину были тесно связаны с иммуноокрашенными эндотелиальными клетками сосудов и клетками гладких мышц. Различные типы клеток были выровнены вдоль сосудов без какой-либо конкретной последовательности, то есть глюкагон- или соматостатин-иммунореактивные клетки наблюдались по обе стороны от инсулино-иммунореактивных клеток и наоборот ( Инжир.3). Нам не удалось определить, были ли клетки выше или ниже друг друга. Однако случайное расположение не зависело от того, исследовали ли мы последовательность с одной или другой стороны ( Рис.3). Кроме того, многие инсулино-иммунореактивные клетки были замечены напротив глюкагон- или соматостатин-иммунореактивных клеток через просвет кровеносного сосуда ( Рис.3).

Эндокринные клетки островков человека были тесно, но случайным образом связаны с клетками сосудов. Большинство иммунореактивных клеток с инсулином (красный), глюкагон (зеленый) и соматостатин (голубой) находились в непосредственной близости от сосудистых клеток, иммунореактивных как в отношении актина гладкомышечных клеток (гладкомышечные клетки сосудов, синий), так и CD34 (эндотелиальные клетки, синий цвет). ).Обратите внимание, что многие кровеносные сосуды были разрезаны вдоль их главной оси, что позволило исследовать длинные пути ( B — D и F — H ). Эндокринные клетки располагались вдоль кровеносных сосудов в случайном порядке; Иммунореактивные клетки с инсулином были ограничены с обеих сторон иммунореактивными клетками глюкагона ( B — D ) или соматостатина ( F — H ) и наоборот. Клетки из разных типов клеток были видны лицом друг к другу через просвет кровеносного сосуда.Изображение, показанное в C , является большим увеличением области в A ; изображение, показанное в H , представляет собой большее увеличение области в E . (Масштабные линейки, 50 мкм.)

Чтобы проверить, имеют ли морфологические различия между островками мыши и человека функциональные корреляты, мы провели эксперименты по визуализации [Ca ²⁺ ] _i в целых островках. Островки человека, обезьяны и мыши, нагруженные индикатором Ca ²⁺ Fura-2, показали увеличение [Ca ²⁺ ] _i в ответ на повышение концентрации внеклеточной глюкозы ( 11 мМ; Инжир.4). Кроме того, островки человека и обезьяны реагировали увеличением [Ca ²⁺ ] _i , когда концентрация внеклеточной глюкозы снижалась с 3 мМ до 1 мМ ( Рис.4 D , E , G и H ). Эти ответы отсутствовали на островках мыши ( Рис.4 F и I ). Используя визуализацию [Ca ²⁺ ] _i диссоциированных клеток островков человека и обезьяны, мы обнаружили, что снижение концентрации глюкозы вызывает [Ca ²⁺ ] _i переходных процессов в подмножество (≈20%) островковых клеток, иммунореактивных к глюкагону (данные не показаны) (для активации α-клеток при низких концентрациях глюкозы см. также ссылку.12). Мы пришли к выводу, что [Ca ²⁺ ] _i ответы на низкие уровни глюкозы были обнаружены в целых островках человека и обезьяны из-за большого вклада α-клеток в островки у этих видов.

Островки человека, обезьяны и мыши показали функциональные различия, которые коррелировали со структурными различиями. Различный вклад глюкагон-иммунореактивных клеток наблюдали для трех видов; на островках человека ( A ) вклад составил ≈38%, на островках обезьян ( B ) ≈25% и на островках мыши ( C ) ≈18%.(Шкала, 50 мкм.) [Ca ²⁺ ] _i ответы (Fura 2-AM), вызванные низким содержанием глюкозы (1 мМ, 1), высоким содержанием глюкозы (11 мМ, 11) и высоким содержанием KCl (30 мМ, KCl) показали, что островки человека ( D ) и обезьяны ( E ), но не островки мыши ( F ) реагировали на низкий уровень глюкозы. Полоски под следами указывают продолжительность действия стимула. Пиковые амплитуды этих ответов были количественно определены для островков человека ( G ), обезьяны ( H ) и мыши ( I ) ( n ≥ 10 островков).

Имеют ли различия в клеточной организации другие последствия для физиологии островков? Для островков грызунов широко сообщалось, что активность β-клеток, в частности их колебательное поведение, синхронизируется по всему островку, таким образом образуя функциональный синцитий (например, refs. 13 и 14). Мы обнаружили, что островки мыши проявляли колебания в [Ca ²⁺ ] _i в их ответ на длительное повышение уровня глюкозы (11 мМ; Инжир.5 А ; n = 6). Напротив, этот тип ответа не может быть вызван на островках человека или обезьяны ( Рис. 5 B ; n ≥ 70 островков из ≥10 препаратов островков человека и обезьяны). Однако при исследовании меньших участков внутри всего островка осциллирующие реакции в [Ca ²⁺ ] _i также могли быть обнаружены на островках человека или обезьяны ( Рис.5 C и D ). Изолированные β-клетки человека или обезьяны также показали колебательные ответы на повышенные концентрации глюкозы ( Инжир.5 E ; 48 из 66 клеток из четырех препаратов человека и 18 из 26 клеток из пяти препаратов обезьяны). Эти результаты предполагают, что, в то время как отдельные β-клетки демонстрируют колебательный ответ, эти колебания не синхронизируются по всему островку человека или обезьяны и нейтрализуются несинхронной активностью других участков островка. В островках человека и обезьяны активность β-клеток кажется прерывистой, что согласуется с нашими морфологическими результатами, показывающими, что β-клетки в островках человека и обезьяны не сгруппированы, как в островках мыши.

[Ca ²⁺ ] _i ответы β-клеток не были синхронизированы в островках человека. Колебания в ответе [Ca ²⁺ ] _i на высокий уровень глюкозы (11 мМ) могут быть легко обнаружены при записи с целых островков мыши ( A ) ( n = 6 островков). Напротив, осцилляторные ответы не могли быть замечены при записи с целых островков человека ( B ) (репрезентативный след ≥70 островков из 10 препаратов). Колебания в ответе [Ca ²⁺ ] _i были различимы только на небольших участках островка, которые по размеру соответствовали отдельным клеткам или небольшим группам клеток ( C ).( D ) Увеличение C . Изолированные человеческие β-клетки показали колебательные [Ca ²⁺ ] _i ответы на высокие концентрации глюкозы ( E ) (11 мМ; n = 48 из 66 клеток из четырех препаратов). Шкала времени в A также применима к B и C . Стрелки указывают момент времени, когда раствор в ванне был переключен с 3 мМ на 11 мМ глюкозы.

Обсуждение

Это исследование выявило пять открытий, относящихся к биологии островков Лангерганса человека: ( i ) островки человека содержали пропорционально меньше β-клеток и больше α-клеток, чем островки мыши, прототипы островков, описанных в литературе; ( ii ) β-клетки, смешанные с α и δ-клетками по всему островку человека; ( iii ) все типы эндокринных клеток были тесно связаны с микроциркуляцией островка; ( iv ) не было особого порядка в выравнивании эндокринных клеток вдоль кровеносных сосудов; и ( v ) островки человека имеют особую физиологию, которая согласуется с морфологическими данными.

Клеточный состав островков человека, описанный в нашем исследовании, согласуется с исследованиями, показывающими, что островки человека состоят из ≈60% β-клеток и ≈30% α-клеток ( 8 ⇓– 10, 15). Однако описания островков в учебниках по эндокринологии (например, исх. 3) отражают результаты других исследований, в которых сообщается о составе клеток, аналогичном составу островков мыши, в которых> 70% клеток представляют собой β-клетки, а <20% - α-клетки ( 5, 6). Количество клеток может неизбежно различаться в разных исследованиях, поскольку состав клеток сильно различается от островка к островку и от субъекта к субъекту (см.5 и 10). Кроме того, различные иммуногистохимические методы и подходы к количественной оценке, использованные в различных исследованиях, могут давать противоречивые результаты. Тем не менее, мы уверены, что наш технический подход дал точную оценку пропорций клеток на островке. Используя конфокальную микроскопию и множественную иммунофлуоресценцию для подсчета пропорционального вклада различных типов клеток в одном и том же срезе, мы избежали потенциальных неточностей при подсчете клеток в последовательных срезах.Наши иммуногистохимические данные согласуются с результатами недавних отчетов с использованием лазерной сканирующей конфокальной микроскопии на целых изолированных островках ( 10) и лазерной сканирующей цитометрии на диспергированных островковых клетках ( 16). Наконец, клеточный состав островков мышей, описанный в нашем исследовании, согласуется с данными, опубликованными в литературе (например, ссылки. 17 ⇓– 19). Таким образом, вывод о том, что состав островков человека количественно отличается от состава островков мыши, кажется неизбежным. Как обсуждается ниже, относительный вклад различных эндокринных клеток в островок человека, в частности большая доля α-клеток, вероятно, влияет на функцию островка.

Островки классов млекопитающих, исследованные в этом исследовании, имели очень отличную и уникальную цитоархитектуру (сравнительное исследование см. Также в справ. 4), предполагая, что прототипного островкового типа у млекопитающих может не существовать. Широкое видовое разнообразие в составе и топографии островковых клеток может отражать эволюционную адаптацию к различным диетическим привычкам или другим ограничениям окружающей среды. Для рассмотрения этих гипотез необходимы дополнительные сравнительные исследования. Тем не менее, преобладает мнение, что в архитектуре островков существует общая схема для млекопитающих.Считается, что островки человека имеют модифицированную структуру ядро-мантия. С этой точки зрения β-клетки являются смежными и расположены либо в более мелкие кластеры, окруженные не β-клетками, либо вдоль впячиваний на внешней поверхности островка ( 20, 21). Наши результаты, однако, показывают, что островки человека не показывают явных подразделений. Не было кластеризации β-клеток, и β-клетки свободно смешивались с другими эндокринными клетками по всему островку. Клетки β, α и δ имели эквивалентный и произвольный доступ к кровеносным сосудам внутри островка, что исключает возможность того, что различные эндокринные клетки организованы слоями вокруг кровеносных сосудов.

Наши результаты также показывают, что клеточные взаимодействия в островке не могут определяться направлением кровотока ( 22, 23). Было высказано предположение, с одной стороны, что кровь сначала течет через области β-клеток, а затем через области, отличные от β-клеток. С другой стороны, авторы предположили, что не-β-клеточные области перфузируются до β-клеточных областей (обзор см. 24). Эти модели утверждают, что направление кровотока в островке устанавливает порядок передачи сигналов, при котором одна конкретная эндокринная клетка влияет на другие эндокринные клетки.Общим для этих моделей является предположение, что существует определенная локализация эндокринных клеток в островке (например, образец ядра мантии). Однако мы не нашли доказательств наличия подразделений в островках человека, и все исследованные эндокринные клетки были случайным образом связаны с кровеносными сосудами. Таким образом, анатомическая основа для порядка в паракринной передаче сигналов, определяемого направлением кровотока, вероятно, не существует для островков человека. Наши результаты подтверждают модель, в которой нет установленного порядка перфузии островков и в которой любой данный тип клеток может влиять на другие типы клеток, включая свой собственный тип клеток ( 24).

Уникальная клеточная топография островков человека имела измеримые последствия для функции островков. Наши записи [Ca ²⁺ ] _i для целых островков человека не показали типичных колебательных паттернов, описанных для островков грызунов ( 13, 14). В островках грызунов β-клетки сгруппированы, и их колебания в мембранном потенциале и [Ca ²⁺ ] _i в ответ на высокие концентрации глюкозы скоординированы.В результате весь островок демонстрирует синхронную колебательную реакцию, которая может составлять молекулярную основу типичной пульсации высвобождения инсулина. Хотя нам удалось измерить колебательные [Ca ²⁺ ] _i ответы в отдельных β-клетках или в отдельных областях внутри островка, активность β-клеток в терминах [Ca ²⁺ ] Колебания _i не были синхронизированы в островках человека, что позволяет предположить, что человеческие β-клетки функционально сегрегированы, что согласуется с нашими анатомическими данными, показывающими, что они не сгруппированы.Интересно, что у мышей, у которых отсутствует коннексин 36, есть островки, которые не демонстрируют регулярных колебаний [Ca ²⁺ ] _i , потому что синхронизация β-клеток потеряна ( 25). У этих мышей высокие концентрации глюкозы вызывают ответы [Ca ²⁺ ] _i целых островков, которые напоминают таковые островков человека. Важным функциональным последствием является то, что островки этих мышей теряют способность к пульсирующему высвобождению инсулина.Как уникальные структурные и функциональные особенности островков человека влияют на высвобождение инсулина, еще предстоит определить.

Наши результаты также демонстрируют важность относительного вклада различных эндокринных клеток в функцию островков. Различия между видами в составе островковых клеток имеют функциональные последствия, как показывают наши результаты, показывающие, что островки человека и обезьяны, но не островки мыши, реагируют повышением [Ca ²⁺ ] _i на низкие концентрации глюкозы.Считается, что α-клетки активируются гипогликемией, а отдельные α-клетки в островках мыши ( 26) и изолированные человеческие α-клетки (это исследование) показывают [Ca ²⁺ ] _i ответы на низкие концентрации глюкозы. В островках мыши α-клетки представляют собой небольшую фракцию, и их ответы вряд ли будут обнаружены на уровне всего островка. Напротив, [Ca ²⁺ ] _i ответы на низкие концентрации глюкозы могут быть зарегистрированы для целых островков человека и обезьяны, потому что эти островки содержат большую долю α-клеток, и их индивидуальные ответы складываются, чтобы дать измеримый сигнал.Учитывая их большой вклад в островок и их тесную связь с β-клетками, α-клетки могут оказывать более сильное влияние на общую активность островка человека, чем островки грызунов.

Взятые вместе, наши результаты дали картину островков человека, которая отличается от изображения островков-прототипов, описанных в учебниках. Наши анатомические и функциональные данные указывают на уникальность островков человека, но также подчеркивают, что биология островков человека все еще плохо изучена. Расположение, при котором большинство β-клеток контактирует с другими эндокринными клетками, и наоборот, предрасполагает островки человека к сильным паракринным взаимодействиям.Такое же расположение может не позволить координировать колебательную активность β-клеток по всему островку. Как архитектура островков человека влияет на межклеточные взаимодействия, которые приводят к регулируемой и согласованной гормональной секреции, еще предстоит определить.

Экспериментальные процедуры

Поджелудочная железа человека была получена от мультиорганных трупных доноров ( n = 5, возраст 48 ± 7). Островки обезьян были изолированы от обезьян cynomolgus ( Macacca fascicularis; n = 3)> 4 лет на момент закупки поджелудочной железы.Поджелудочная железа свиньи была закуплена на местной бойне. Мышей (C57BL 6; n = 5) умерщвляли воздействием возрастающей концентрации CO ₂ с последующим смещением шейки матки. Все экспериментальные протоколы с использованием мышей были одобрены Комитетом по уходу и использованию Университета Майами.

Иммуногистохимия.

Блоки поджелудочной железы человека, обезьяны, свиньи или мыши (0,5 см. ³ ) фиксировали в фиксирующем растворе Буэна (Sigma) в течение 4-6 часов, обезвоживали в 70% этаноле и заливали парафином.Срезы (5 мкм) нарезали на микротоме, сушили на воздухе в течение ночи, депарафинизировали и регидратировали. После промывки буфером для промывки OptiMax (Biogenx, Сан-Рамон, Калифорния) срезы инкубировали в универсальном блокирующем реагенте (Biogenx) в течение 5–10 мин, снова промывали в буфере для промывки OptiMax и инкубировали в белковом блоке (Biogenx) в течение 20 мин. . После этого срезы инкубировали в течение ночи с антиинсулином (1: 500, Accurate Chemical & Scientific, Wesbury, NY), антиглюкагоном (1: 2000, Sigma), антисоматостатином (1: 500, Serotec) и анти- антитела к полипептиду поджелудочной железы (1: 100, Serotec).Чтобы визуализировать кровеносные сосуды, мы инкубировали срезы в смеси анти-CD34 (1: 500, Biogenx) и актина против гладких мышц (1: 2,000, Sigma) вместе с антисывороткой против двух эндокринных гормонов. Иммуноокрашивание визуализировали с использованием вторичных антител, конъюгированных с Alexa Fluor (1: 400, Molecular Probes). Ядра клеток окрашивали DAPI (Molecular Probes). Слайды были закреплены с помощью ProLong Anti Fade (Molecular Probes) и закрыты покровными стеклами. В качестве отрицательного контроля мы заменили первичное антитело на сыворотку животного, использованного для повышения уровня этого антитела.В этих условиях окрашивания не наблюдалось. Нам никогда не удавалось увидеть перекрытие в паттернах окрашивания для четырех эндокринных гормонов, что указывает на отсутствие перекрестной реактивности между антисыворотками и возможность легко различать различные иммунофлуоресцентные сигналы.

Анализ данных.

Срезы поджелудочной железы, содержащие островки, исследовали на экспрессию различных эндокринных и сосудистых маркеров с использованием сканирующего конфокального микроскопа Zeiss LSM 510. Мы выбрали оптическое сечение 1 мкм для получения всех изображений.Все изображения были получены в цифровом виде и не подвергались дальнейшей обработке. Срезы просматривали при увеличениях × 20 и × 40.

Островки (2–5 на секцию) были выбраны случайным образом с использованием ядерного окрашивания (DAPI) в качестве ориентира по крайней мере в трех секциях на область поджелудочной железы от пяти человек и трех мышей. Клетки подсчитывали на оцифрованных изображениях, объединенных из всех исследуемых срезов у ​​отдельного человека или мыши, и рассчитывали среднее значение для всей поджелудочной железы для каждого вида. Пропорциональный вклад типа клеток рассчитывали как количество иммунореактивных клеток для этого эндокринного маркера, деленное на общее количество клеток, иммунореактивных для всех маркеров.Подсчитывали только клетки с четко помеченным ядром. Поскольку мы сосредоточились на областях поджелудочной железы с небольшим количеством клеток, содержащих полипептид поджелудочной железы (<2%), мы не включали эти клетки в анализ. Результаты выражены в виде среднего значения ± стандартная ошибка среднего.

Далее мы установили, контактировали ли клетки с клетками других типов клеток (гетеротипические ассоциации) или с клетками того же типа (гомотипические ассоциации). Чтобы считаться контактом, края двух ячеек должны быть ближе 3 мкм на наших конфокальных изображениях.Клетки включались только в том случае, если они имели четко видимые ядра и сильно окрашенную цитоплазму. Эти критерии также применялись для оценки контактов между эндокринными и сосудистыми клетками. Количество клеток, имеющих гомотипические ассоциации, гетеротипические ассоциации или ассоциации с сосудистыми клетками, выражали как процент от общего количества клеток этого конкретного типа. Эти значения были объединены из всех разделов и усреднены, как описано выше. Мы также исследовали, существует ли определенная последовательность клеток, выровненных вдоль кровеносных сосудов.Мы воспользовались тем фактом, что по крайней мере один кровеносный сосуд на каждый островок был разрезан вдоль его главной оси в наших срезах. Были исследованы только длинные участки сосудов с видимым просветом, охватывающим ряд не менее пяти клеток. Мы исследовали сосуды в 24 срезах от трех человек.

Для статистических сравнений мы использовали односторонний дисперсионный анализ с последующим тестом множественных сравнений Бонферрони.

[Ca

Островки из поджелудочной железы человека были изолированы в центре обработки клеток человеческого островка Центра трансплантации клеток Медицинской школы Миллера Университета Майами.Железы консервировали в растворе Висконсинского университета ( 27). Островки выделяли с помощью модификации автоматизированного метода ( 28) с семью различными партиями фермента Либеразы HI (Roche) и стандартной стадией очистки, как описано в исх. 28. Выделение островков мыши и обезьяны было выполнено с использованием модификаций автоматизированного метода выделения островков человека ( 28), адаптированный для изоляции островков обезьян ( 29) и островки мыши ( 30). Островки человека диссоциировали на отдельные клетки с использованием не содержащего ферментов буфера для диссоциации клеток (Invitrogen).Островки всех трех видов культивировали одинаково (37 ° C и 5% CO ₂ ) в среде Connaught Medical Research Laboratories (CMRL) 1066 (Invitrogen), ниацинамиде (10 мМ, Sigma), ITS (BD Biosciences), Zn ₂ SO ₄ (15 мкМ, Sigma), GlutaMax (Invitrogen), Hepes (25 мМ, Sigma), FBS (10%, Invitrogen) и пенициллин-стрептомицин (Invitrogen).

Для [Ca ²⁺ ] _i изображений островков или диспергированных островковых клеток погружали в буферный раствор Hepes (125 мМ NaCl, 5.9 мМ KCl, 2,56 мМ CaCl ₂ , 1 мМ MgCl ₂ , 25 мМ Hepes и 0,1% BSA, pH 7,4). Добавляли глюкозу до конечной концентрации 3 мМ. Островки или диспергированные островковые клетки инкубировали в Fura 2-AM (2 мкМ в течение 1 ч) и помещали в закрытую камеру для визуализации небольшого объема (Warner Instruments, Hamden, CT). Применяли раздражители купальным раствором. Островки, нагруженные Fura 2-AM, возбуждали поочередно на длине волны 340 и 380 нм с помощью источника света-монохроматора (Optoscan Monochromator, Cairn, Faversham, U.К.). Изображения были получены с помощью камеры Hamamatsu, присоединенной к микроскопу Zeiss Axiovert 200. Изменения соотношения флуоресценции и испускания 340–380 с течением времени анализировали в отдельных островках и диспергированных клетках с помощью программы aqm advance (Kinetic Imaging, Richmond, VA). Пиковые изменения отношения флуоресценции составляли амплитуду ответа.

Благодарности

Мы благодарим сотрудников Центра обработки человеческих клеток, Лабораторию трансляционных исследований Центра трансплантации клеток, Центр трансплантации клинических островков, Организации по закупке органов, Ядро визуализации в Научно-исследовательском институте диабета, административные офисы Научно-исследовательского института диабета и Кевину Джонсону за отличную техническую помощь.Эта работа была частично поддержана грантами Национального института здравоохранения M01RR16587 и 1R01-DK55347-IU42RR016603 (для Общего клинического исследовательского центра) и DK-58508, грантом 5U42RR016603 по ресурсам островковых клеток, Международным грантом 4-2004-. 361, Фонд научно-исследовательского института диабета, Шведский исследовательский совет, Фонд Ново Нордиск, Шведская диабетическая ассоциация и Семейный фонд Стефана Перссона.

Сноски

• Автор: О.C., N.S.K., C.R., P.-O.B. и A.C. разработали исследования; O.C., D.M.B., P.-O.B. и A.C. проводили исследования; D.M.B., N.S.K. и C.R. предоставили новые реагенты / аналитические инструменты; O.C., P.-O.B. и A.C. проанализировали данные; и O.C., N.S.K., C.R., P.-O.B. и A.C. написали статью.

• Заявление о конфликте интересов: Конфликты не декларировались.

Сокращения:

[Ca ²⁺ ] _i ,

концентрация свободного кальция в цитоплазме;

PP,

панкреатический полипептид.

• © 2006 Национальная академия наук США

Трансплантация островковых клеток | NewYork-Presbyterian

Островковые клетки — это клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин — гормон, который ваше тело использует для контроля уровня сахара в крови. Трансплантация островковых клеток поджелудочной железы — это новый подход, цель которого — обратить вспять или предотвратить диабет. NewYork-Presbyterian — мировой лидер в области трансплантации островковых клеток. Этот подход особенно перспективен для лечения людей, которым может потребоваться удаление поджелудочной железы из-за болезненного панкреатита.

Трансплантация островковых клеток при панкреатите

NewYork-Presbyterian выполнила свою первую аутологичную трансплантацию островковых клеток в 2014 году, когда островковые клетки удаляются из поджелудочной железы человека, которая была удалена хирургическим путем (панкреатэктомия) в качестве лечения хронического панкреатита. Мы были первым центром в столичном районе Нью-Йорка и одним из немногих в стране, кто предложил эту процедуру. Люди, которым требуется панкреатэктомия, могут иметь право на трансплантацию этого типа как средство профилактики диабета 1 типа.

• Комплексная программа. Мы предлагаем многопрофильную программу трансплантации аутологичных островковых клеток после панкреатэктомии. В команду входят хирурги, гастроэнтерологи, диетологи и другие специалисты, имеющие опыт лечения хронического панкреатита.
• Кто имеет право? Эта процедура предназначена только для пациентов с панкреатитом, у которых боль настолько сильна и неумолима, что это привело к зависимости от наркотических средств, а все другие нехирургические методы лечения оказались безуспешными.
• Как выполняется трансплантация аутологичных островковых клеток. После удаления поджелудочной железы островковые клетки выделяются из поджелудочной железы и превращаются в раствор. Затем раствор вливается в печень пациента через воротную вену. Попадая в печень, островковые клетки приживаются и вырабатывают инсулин.
• Профилактика диабета. Трансплантация аутологичных островковых клеток полезна для большинства пациентов, у которых она есть. Треть пациентов может поддерживать нормальный уровень сахара в крови без необходимости инсулиновой терапии, а другая треть может значительно снизить свою зависимость от инъекций инсулина.
• Трансплантация островковых клеток людям с риском рака поджелудочной железы. Наши исследователи совершенствуют трансплантацию аутологичных островковых клеток и исследуют возможности этой процедуры для людей с высоким риском рака поджелудочной железы. У этих пациентов можно удалить поджелудочную железу для предотвращения рака, а затем выполнить трансплантацию островковых клеток для предотвращения диабета.

Островок поджелудочной железы — обзор

A Поджелудочная железа

Клетки островка поджелудочной железы являются основным источником инсулина и глюкагона, которые продуцируются β-клетками и α-клетками соответственно.Секреция гормонов островками поджелудочной железы в основном регулируется концентрацией глюкозы. Для поддержания гомеостаза глюкозы необходимо строго регулировать рост и дифференцировку клеток, продуцирующих гормоны, и секрецию гормонов.

Экспрессия гена субъединицы ингибина / активина βB и канонических рецепторов активина (т.е. ALK4, ActRIIA и ActRIIB) была продемонстрирована в зачатке поджелудочной железы во время беременности у эмбрионов мыши (Dichmann et al ., 2003), субъединица ингибина / активина βA была локализована в α, β и δ клетках островка поджелудочной железы (Ogawa et al., 1993; Yasuda et al. , 1993а). Предыдущие исследования показали, что активин B положительно регулирует развитие островков поджелудочной железы и секрецию инсулина. Обработка активином B стимулировала дифференцировку энтодермы поджелудочной железы плода в β-клетки и повышала экспрессию инсулина (Hebrok et al ., 1998). Дифференцировка, индуцированная активином B, возникла в результате подавления экспрессии sonic hedgehog, который индуцировал фактор транскрипции гомеобокса Pdx1 и, таким образом, определял дифференцировку β-клеток (Hebrok et al ., 1998). В соответствии с эффектами экзогенного активина B, заметное уменьшение размера и количества островков, экспрессирующих Pdx1 и инсулин, наблюдалось у мутантных мышиных эмбрионов ActRIIA и ActRIIB (Kim et al ., 2000). Кроме того, у трансгенных мышей, экспрессирующих доминантно-отрицательные ActRIIA и ActRIIB, наблюдалась гипоплазия островков поджелудочной железы (Shiozaki et al ., 1999; Yamaoka et al ., 1998) и нарушение толерантности к глюкозе (Yamaoka et al ., 1998). ). Более того, аналогичные фенотипы наблюдались у взрослых мышей, лишенных ActRIIA или ActRIIB (Goto et al ., 2007; Kim et al ., 2000).

Активин-опосредованное развитие островков поджелудочной железы также стимулируется во время регенерации поджелудочной железы у крыс. Уровни транскриптов гена ингибина / активина βA и βB в протоке поджелудочной железы были увеличены после инъекции стрептозотоцина, панкреатэктомии или лигирования протока поджелудочной железы, что свидетельствует о повышении регуляции активинов A, AB и B во время регенерации β-клеток (Li et al . , 2003; Чжан и др. ., 2002). Совместное введение активина А и β-целлюлина, члена семейства EGF, снизило уровень глюкозы в крови и улучшило толерантность к глюкозе у неонатальных крыс, получавших стрептозотоцин, модель регенерации β-клеток (Li et al ., 2004). Кроме того, введение фоллистатина ингибировало дифференцировку эпителиальных клеток протоков в β-клетки в другой модели регенерации поджелудочной железы, в которой IFNγ экспрессировался под контролем промотора инсулина у мышей, не страдающих ожирением (Zhang et al ., 2004). Поскольку фоллистатин связывается с активином и нейтрализует его действие (Sugino et al ., 1997), результаты согласуются с положительным действием активинов на дифференцировку клеток поджелудочной железы.

Участие активинов в фиксации клеток в клетках линии панкреатических β-клеток было дополнительно подтверждено в исследованиях in vitro .Активин A индуцировал трансдифференцировку экзокринных клеток AR42J, линии клеток поджелудочной железы, в секретирующие инсулин эндокринные клетки (Mashima et al ., 1996) и усиливал дифференцировку эпителиальных клеток поджелудочной железы плода человека в инсулин-продуцирующие β-клетки (Demeterco и др. ., 2000). В линии эмбриональных стволовых (ES) клеток человека обработка активином A увеличивала популяцию Pdx1-позитивных панкреатико-энтодермальных клеток, но не дифференцированных на конечной стадии клеток, продуцирующих инсулин (Jiang et al ., 2007а, б; Shim et al ., 2007). В другой линии ES-клеток активин B, как сообщается, опосредует дифференцировку клеток в Pdx1-позитивные клетки, тогда как активин A способствует самообновлению недифференцированных клеток (Frandsen et al ., 2007). Эти результаты подтверждают, что активины потенциально определяют клеточную судьбу недифференцированных клеток в клетки клонов β-клеток поджелудочной железы (Furth and Atala, 2009; Sulzbacher et al ., 2009). В соответствии с этим добавление активина А в культуральную среду требовалось для дифференцировки индуцированных плюрипотентных стволовых (iPS) клеток в инсулинпродуцирующие клетки (Jiang et al ., 2007a; Татейши и др. ., 2008).

Активины обладают двойным действием на секрецию инсулина; Активины обладают способностью к базальной продукции и секреции инсулина, но они также предотвращают избыточную продукцию и секрецию в ответ на стимуляцию глюкозой. Активин B стимулировал секрецию инсулина клетками MIN6, линией β-клеток поджелудочной железы (Tsuchida et al ., 2004). Секреция инсулина культивированными клетками островков поджелудочной железы также увеличивалась в ответ на лечение активином А (Florio et al ., 2000; Totsuka, , et al., , 1988; Verspohl et al ., 1993). Активины AB и B, но не активин A, передают сигнал через ALK7, рецептор типа I для семейства TGF-β, и через ALK4 (Tsuchida et al ., 2004; Zhang et al ., 2006). Транскрипция гена инсулина ускоряется активацией ALK7 в клетках MIN6 (Watanabe et al ., 2008). В совокупности эти результаты предполагают положительное влияние активинов на выработку или секрецию инсулина, или на то и другое.Напротив, активин B подавлял стимулированный глюкозой приток Ca ²⁺ , запускающий секрецию инсулина в островках поджелудочной железы (Bertolino et al ., 2008). У мышей с нулевой мутацией гена ингибина / активина βB наблюдалась гиперинсулинемия (Bertolino et al ., 2008). У мышей с нокаутом ALK7 также обнаружены повышенные уровни инсулина в сыворотке, пониженная чувствительность к инсулину и нарушение толерантности к глюкозе (Bertolino et al ., 2008).

Что касается воздействия на α-клетки, активин сильно подавляет выработку и секрецию глюкагона.Экспрессия глюкагона транскрипционно подавлялась обработкой активином А в клетках InR1G9 и αTC1, α-клеточных линиях (Mamin and Philippe, 2007). Активин А также ингибировал секрецию глюкагона островками поджелудочной железы крыс при низкой концентрации глюкозы (Verspohl et al ., 1993).

Опухоли из островковых клеток поджелудочной железы — Brigham and Women’s Hospital

Опухоли из островковых клеток поджелудочной железы — это редкие типы опухолей, вырабатывающих гормоны, которые образуются в тканях поджелудочной железы. Клетки поджелудочной железы группируются в небольшие группы, называемые островками, по всей поджелудочной железе.Когда опухоль возникает в одном из этих кластеров, это называется опухолью островковых клеток. Он может быть доброкачественным или злокачественным. Редкое заболевание также называется эндокринной опухолью поджелудочной железы, нейроэндокринной опухолью поджелудочной железы и карциноидом поджелудочной железы. Опухоли островковых клеток растут намного медленнее, чем рак поджелудочной железы. Узнайте больше об опухолях островков поджелудочной железы.

Специалисты по поджелудочной железе в Бригаме и женской больнице (BWH), включая хирургов и гастроэнтерологов, сотрудничают, чтобы определить лучшее лечение для пациентов с редкими гормонопродуцирующими опухолями.Наши хирурги предлагают ряд современных минимально инвазивных хирургических подходов, таких как роботизированная хирургия, при опухолях островков поджелудочной железы.

В качестве хирургической бригады Центра опухолей поджелудочной железы и желчных опухолей при Дана-Фарбер / Бригам и женском онкологическом центре (DF / BWCC) мы сотрудничаем с экспертами по состояниям поджелудочной железы, чтобы определить лучший курс лечения опухолей островковых клеток поджелудочной железы, которые являются раковые.

Хирурги по лечению опухолей островковых клеток поджелудочной железы

Типы опухолей островковых клеток поджелудочной железы

Островковые опухоли подразделяются на следующие типы:

• Гастринома (синдром Золлингера-Эллисона) вызывает повышенный уровень гормона, который увеличивает выработку кислоты в желудке и вызывает язвы.
• Инсулинома производит слишком много инсулина и вызывает судороги, обмороки и низкий уровень сахара в крови.
• Глюкагонома увеличивает количество глюкозы в кровотоке, вызывая изменения в кишечнике, массе тела и коже.
• Прочие (VIPoma, соматостатинома, нефункциональная) классифицируются на основе производимых гормональных продуктов и могут иметь различные желудочно-кишечные и системные симптомы.

Диагностика опухолей островковых клеток поджелудочной железы

Общие и желудочно-кишечные хирурги в BWH предлагают ряд процедур для диагностики опухолей островковых клеток поджелудочной железы:

• Анализы крови
• Лабораторные тесты проверяют наличие определенного типа опухоли островковых клеток поджелудочной железы.
• Рентген грудной клетки
• Компьютерная томография (компьютерная томография или компьютерная томография)
• УЗИ
• Сцинтиграфия рецепторов соматостатина — это тип радионуклидного сканирования, который может использоваться для обнаружения небольших опухолей поджелудочной железы.
• Эндоскопическая ретроградная холангиопанкреатография (ЭРХПГ)
• Эндоскопическая пункция тонкой иглой под контролем УЗИ (EUS-FNA)
• Ангиограмма

Узнайте о диагностических тестах для опухолей островковых клеток поджелудочной железы.

Лечение опухолей островковых клеток поджелудочной железы

Хирургическое лечение

Хирурги общей практики и желудочно-кишечного тракта больницы Бригама и женщин предлагают обширный опыт в самых современных минимально инвазивных хирургических процедурах при опухолях островковых клеток поджелудочной железы:

• Энуклеация — это операция по удалению только опухоли. Это может быть сделано, когда рак возникает в одном месте поджелудочной железы.
• Панкреатодуоденэктомия (процедура Уиппла) — это хирургическая процедура, при которой удаляются головка поджелудочной железы, желчный пузырь, близлежащие лимфатические узлы и часть желудка, тонкой кишки и желчного протока.
• Роботизированная дистальная резекция поджелудочной железы удаляет доброкачественные и злокачественные кисты и опухоли в теле или хвосте поджелудочной железы с помощью хирургической системы da Vinci ®.
• Лапароскопическая дистальная панкреатэктомия
• Роботизированная резекция желудка
• Тотальная резекция желудка — операция по удалению всего желудка.
• Резекция печени — это операция по удалению части или всей печени.
• Радиочастотная абляция
• Криохирургическая абляция

Нехирургическое лечение

Чего следует ожидать

Вы пройдете тщательное диагностическое обследование, чтобы определить, есть ли у вас опухоль островковых клеток поджелудочной железы, и определить, какой курс лечения вам необходим.Тщательный мониторинг и участие опытного общего хирурга и хирурга желудочно-кишечного тракта важны для успешного исхода лечения пациентов с заболеваниями поджелудочной железы.

Если вам предстоит операция или процедура, вам, скорее всего, будет назначено посещение центра предоперационной оценки Weiner для получения предоперационной информации и тестов.

В день операции о вас позаботятся в операционной хирурги, анестезиологи и медсестры, специализирующиеся на хирургии островковых опухолей поджелудочной железы.После операции вы отправитесь в отделение послеоперационной помощи, где вам окажут комплексную помощь опытный хирургический и медперсонал.

Узнайте больше о вашем пребывании в больнице и возвращении домой.

Многопрофильная помощь

Центр опухолей поджелудочной железы и желчных путей в Дана-Фарбер / Бригам и Женский онкологический центр предоставляет передовую многопрофильную помощь пациентам с желудочно-кишечными заболеваниями, такими как опухоли островковых клеток поджелудочной железы. В нашу терапевтическую бригаду входят хирурги, медицинские и онкологи-радиологи, радиологи, патологи, эндоскописты, анестезиологи и гастроэнтерологи.Кроме того, пациенты имеют полный доступ к всемирно известному академическому медицинскому сообществу BWH с его разнообразными специалистами и ультрасовременным оборудованием.

Запись на прием и место проведения хирургического вмешательства по лечению опухолей островков поджелудочной железы

Свяжитесь с одним из наших хирургов по поводу опухолей островковых клеток поджелудочной железы, указанного в списке вверху страницы, чтобы записаться на прием.

Операции по лечению опухолей островковых клеток поджелудочной железы

Ресурсы

Узнайте больше об опухолях из островковых клеток поджелудочной железы в нашей библиотеке здоровья.

Посетите библиотеку медицинского просвещения Kessler в Центре для пациентов и семей Бретольца, чтобы получить доступ к компьютерам и квалифицированному персоналу.

Узнайте о Центре предоперационной оценки Weiner.

Penn Diabetes Research Center — Ядро клеточной биологии островка поджелудочной железы

Объектив

Цель Ядра клеточной биологии островков — предоставить членам DRC современную поддержку, включая экспериментальный дизайн, изоляцию островков и выполнение и / или обучение широкому спектру анализов для физиологической и морфометрической оценки функции островков поджелудочной железы и рост.Мы также привлекаем уникальный опыт недавно заинтересованных преподавателей, чтобы адаптировать существующие технологии для решения уникальных проблем, которые не могут быть решены с помощью стандартных методологий. Например, новые связи с нашим отделением физиологии обещают расширение консультаций и услуг по изучению биофизики мембран, критически важных для понимания нормальных и больных островковых клеток.

Основные функции

Неспособность секретировать инсулин бета-клетки поджелудочной железы характеризует прогрессирование всех форм диабета.Таким образом, ICBC может внести значительный вклад в фундаментальные и трансляционные исследования Института диабета, ожирения и метаболизма (IDOM) Медицинской школы Перельмана Университета Пенсильвании. ICBC накопил исключительный опыт в работе с тканями островков поджелудочной железы человека и грызунов, приобретении инструментов и разработке процедур, которые не всегда доступны в средней лаборатории.

Услуг:

Мы предлагаем ряд услуг, которые обычно начинаются с выделения островков на моделях грызунов на животных и могут сопровождаться периодом культивирования на ядре продолжительностью до 7 дней.Секрецию островкового гормона можно оценить в статической «периодической» инкубации или с помощью более информативных анализов, которые требуют большего количества островков и дорогостоящих иммуноанализов, обычно на инсулин и по запросу на глюкагон и цАМФ. Ядро может предоставлять эти услуги на постоянной основе или может обеспечивать критическое обучение, чтобы исследовательская лаборатория могла проводить эксперименты независимо с течением времени. Ядро также обладает передовыми технологиями и опытом для выполнения флуоресцентной визуализации отдельных островков и отдельных клеток (Cai 2+), респирометрии с партиями островков с использованием анализатора внеклеточного потока Seahorse, перифузии в сочетании с респирометрией и экспериментов по «закрытой» респирометрии для наших исследователей.

В настоящее время ICBC предоставляет следующие услуги:

• Изоляция и культивирование островков:
• Культура островков поджелудочной железы человека
• Выделение и культивирование островков поджелудочной железы мышей или крыс.
• Секреция гормона:
• Перифузия островков для измерения высвобождения инсулина, глюкагона, соматостатина и GLP-1
• Эксперименты по периодической инкубации для измерения высвобождения инсулина, глюкагона, соматостатина и GLP-1

Примечание. Гормональные анализы выполняются с помощью радиоиммуноанализа / биомаркеров Core

Митохондриальная функция:

• Количественное потребление кислорода перифузированной свежевыделенной или культивированной островковой тканью с использованием оптических методов (требуется 500-750 островков).
• Электродная респирометрия с закрытыми ячейками для измерения потребления кислорода изолированными островками или другими тканями (например, жировой) с использованием стеклянного сосуда с водяной рубашкой (требуется 150 островков).
• Скорость дыхания и внеклеточного закисления (ECAR), измеренная анализатором внеклеточного потока Seahorse.

Визуализация внутриклеточного кальция:

• Измерения свободного внутриклеточного Ca2 + с использованием нового оборудования для современной флуоресцентной визуализации (Zeiss Observer.Z1 с программным обеспечением AxioVision).

Интактные островки

• Кластеры / агрегаты ячеек
• Одиночные ячейки

Морфометрия:

• Предоставьте доступ и инструкции по количественной визуализации массы островков поджелудочной железы.

• Обеспечьте измерение Vm бета-клеток и запишите основную электрограмму бета-клеток в ответ на глюкозу.

  No related posts.