Роль клеток лангерганса. Что такое островки Лангерганса и для чего они предназначены? Иммунная система кожи при инфекционном и неинфекционном поражении

В 19 веке молодой ученый из Германии обнаружил неоднородность тканей поджелудочной железы. Клетки, отличавшиеся от основной массы, располагались небольшими скоплениями, островками. Группы клеток в дальнейшем назвали именем патологоанатома — островки Лангерганса (ОЛ).

Их доля в общем объеме тканей составляет не более 1-2%, однако эта небольшая часть железы выполняет свою функцию, отличную от пищеварительной.

Предназначение островков Лангерганса

Основная часть клеток поджелудочной железы (ПЖ) вырабатывает ферменты, способствующие пищеварению. Функция островных скоплений другая – они синтезируют гормоны, поэтому их относят к эндокринной системе.

Таким образом, поджелудочная железа является частью двух основных систем организма – пищеварительной и эндокринной. Островки являются микроорганами, вырабатывающими 5 видов гормонов.

Большая часть панкреатических групп расположены в хвостовой части поджелудочной железы, хотя хаотичные, мозаичные вкрапления захватывает всю экзокринную ткань.

ОЛ отвечают за регулирование углеводного обмена и поддерживают работу других эндокринных органов.

Гистологическое строение

Каждый островок представляет собой самостоятельно функционирующий элемент. Вместе они составляют сложный архипелаг, который составлен из отдельных клеток и более крупных образований. Размеры их значительно различаются – от одной эндокринной клетки до зрелого, крупного островка (>100 мкм).

В панкреатических группах выстроена иерархия расположения клеток, их 5 видов, все выполняют свою роль. Каждый островок окружен соединительной тканью, имеет дольки, где находятся капилляры.

В центре расположены группы бета-клеток, по краям образований – альфа и дельта-клетки. Чем больше размер островка, тем больше в нем периферийных клеток.

Островки не имеют протоков, вырабатываемые гормоны выводятся по системе капилляров.

Разновидности клеток

Разные группы клеток продуцируют свой вид гормона, регулируя пищеварение, липидный и углеводный обмен.

Альфа-клетки . Эта группа ОЛ расположена по краю островков, их объем составляет 15-20% от общего размера. В них происходит синтез глюкагона – гормона, регулирующего количество глюкозы в крови.
Бета-клетки . Группируются в центре островков и составляют большую часть их объема, 60- 80%. Они синтезируют инсулин, около 2 мг в сутки.
Дельта-клетки . Отвечают за выработку соматостатина, их от 3 до 10%.
Эпсилон-клетки . Количество от общей массы не более 1%. Их продукт – грелин.
PP-клетки . Гормон панкреатический полипептид вырабатывается этой частью ОЛ. Составляют до 5% островков.

С течением жизни удельный вес эндокринной составляющей поджелудочной железы сокращается – от 6% в первые месяцы жизни до 1-2 % к 50-ти годам.

Гормональная активность

Гормональная роль поджелудочной железы велика.

Синтезированные в маленьких островках активные вещества током крови доставляются в органы и регулируют метаболизм углеводов:

Основной задачей инсулина является минимизация уровня сахара в крови. Он увеличивает всасывание глюкозы клеточными оболочками, ускоряет ее окисление и помогает сохранению в виде гликогена. Нарушение синтеза гормона приводит к развитию диабета 1 типа. При этом анализы крови показывают наличие антител к вета-клеткам. Сахарный диабет 2 типа развивается, если снижается чувствительность тканей к инсулину.
Глюкагон выполняет противоположную функцию – увеличивает уровень сахара, регулирует выработку глюкозы в печени, ускоряет расщепление липидов. Два гормона, дополняя действие друг друга, гармонируют содержание глюкозы – вещества, обеспечивающего жизнедеятельность организма на клеточном уровне.
Соматостатин замедляет действие многих гормонов. При этом происходит снижение скорости всасывания сахара из пищи, уменьшение синтеза пищеварительных ферментов, снижение количества глюкагона.
Панкреатический полипептид снижает количество ферментов, замедляет выброс желчи и билирубина. Считается, что он останавливает расход пищеварительных ферментов, сохраняя их до очередного приема пищи.
Грелин считается гормоном голода или сытости. Его выработка дает сигнал организму о чувстве голода.

Количество вырабатываемых гормонов зависит от полученной с пищей глюкозы и скорости ее окисления. При увеличении ее количества выработка инсулина увеличивается. Синтез запускается при концентрации 5,5 ммоль/л в плазме крови.

Спровоцировать выработку инсулина может не только прием пищи. У здорового человека максимальная концентрация отмечается в период сильных физических напряжений, стрессов.

Эндокринная часть ПЖ вырабатывает гормоны, которые оказывают решающее влияние на весь организм. Патологические изменения ОЛ способны нарушить работу всех органов.

Видео о задачах инсулина в организме человека:

Поражение эндокринной части поджелудочной железы и ее лечение

Причиной поражения ОЛ могут быть генетическая предрасположенность, инфекции и отравления, воспалительные заболевания, иммунные проблемы.

В результате происходит прекращение или значительное снижение выработки гормонов разными клетками островков.

В результате этого могут развиться:

СД 1 типа. Характеризуется отсутствием или дефицитом инсулина.
СД 2 типа. Определяется неспособностью организма воспользоваться выработанным гормоном.
Гестационный диабет развивается во время беременности.
Другие типы сахарного диабета (MODY).
Нейроэндокринные опухоли.

Основные принципы лечения сахарного диабета 1 типа заключаются во введение в организм инсулина, выработка которого нарушена или снижена. Применяют два вида инсулинов – быстрый и длительного действия. Последний вид имитирует выработку гормона ПЖ.

СД 2 типа требует строгого соблюдения диеты, умеренных физических упражнений и приема препаратов, способствующих сжиганию сахара.

Во всем мире наблюдается рост заболеваемости диабетом, его уже называют чумой 21 века. Поэтому медицинские исследовательские центры ищут способы борьбы с заболеваниями островков Лангерганса.

Процессы в поджелудочной железе развиваются быстро и приводят к отмиранию островков, которые должны синтезировать гормоны.

В последние годы стало известно:

стволовые клетки, пересаженные на ткань ПЖ, хорошо приживаются и способны в дальнейшем продуцировать гормон, так как начинают работать как бета-клетки;
ОЛ вырабатывают больше гормонов, если удалить часть железистой ткани ПЖ.

Это позволяет пациентам отказаться от постоянного приема лекарственных средств, строгой диеты и вернуть нормальный образ жизни. Проблемой остается иммунная система, которая может отторгнуть подсаженные клетки.

Еще одним возможным способом лечения рассматривается пересадка от донора части островковой ткани. Этот способ заменяет установку искусственной ПЖ или ее полную пересадку от донора. При этом удается остановить прогрессирование заболевания и нормализовать глюкозу в крови.

Проведены успешные операции, после которых у больных с диабетом 1 типа отпала необходимость во введении инсулина. Орган восстановил популяцию бета-клеток, синтез собственного инсулина возобновился. После операции была проведена иммуносупрессивная терапия, чтобы не допустить отторжения.

Видео-материал о функциях глюкозы и заболевании диабетом:

Медицинские институты работают над изучением возможности пересадки поджелудочной железы от свиньи. Первые средства для лечения сахарного диабета как раз использовали части поджелудочной железы свиней.

Ученые сходятся на том, что необходимы исследования особенностей строения и работы островков Лангерганса из-за большого количества важных функций, которые выполняют синтезируемые в них гормоны.

Постоянный прием искусственных гормонов не помогает победить болезнь и ухудшает качество жизни пациента. Поражение этой маленькой части ПЖ вызывает глубокие нарушения работы всего организма, поэтому исследования продолжаются.

Островки в поджелудочной железе были обнаружены в 1860 г. Лангергансом, однако он даже не представлял себе, какова их функция…

Когда Орци и др. обнаружили в клетках панкреатических островков соматостатин , это привело к переоценке всей микроанатомии островков. Было установлено, что альфа-, бета- и дельта-клетки в клетках Лангерганса человека и крысы расположены определенным образом. В поверхностном корковом слое альфа- и дельта-клетки лежат вперемешку и прилегают к наружному слою бета-клеток. «Мозговой слой», или сердцевина островка, полностью состоят из бета-клеток. В нормальных панкреатических островках бета-клетки составляют большую часть – 60%, альфа-клетки – 25%, а дельта-клетки – 10% всей клеточной популяции.

В некоторых условиях обычное соотношение типов клеток меняется. При гипертрофии клеток Лангерганса, вызванной ожирением или постоянным введением глюкокортикоидов, доля бета-клеток возрастает, а других – наоборот, снижается. В то же время при ювенильном диабете число бета-клеток снижено, тогда как количество глюкагон- и соматостатин-секретирующих клеток увеличено. С другой стороны, при диабете взрослых уменьшается число соматостатин-секретирующих клеток. Показано, что в корковом слое клеток Лангерганса вблизи двенадцатиперстной кишки синтезируется и четвертый пептид. Это вещество получило название «панкреатический полипептид»; его мол. масса – примерно 4200. Функция панкреатического полипептида неизвестна, но при диабете отмечена гиперплазия синтезирующих его клеток.

Взаимодействия между клетками Лангерганса

Взаимодействия между клетками Лангерганса чрезвычайно разнообразны: одни клетки образуют с соседними плотные контакты, тогда как другие соединяются щелевыми контактами. Щелевые контакты обладают низким сопротивлением и обеспечивают непрерывность цитоплазмы соседних клеток; через них вещества с мол. массой до 800 могут свободно перемещаться из клетки в клетку. Такие щели существуют не только между клетками одного типа (бета-бета), но и между клетками разных типов (альфа-дельта; aльфа-бета), и поэтому многие клетки могут одновременно получать общую информацию и реагировать на нее совместно (как клеточная колония).

Исследования клеток Лангерганса показывают, что волны деполяризации легко распространяются от одной клетки к другой. При высокой концентрации глюкозы в среде краситель распространялся в большем числе соседних клеток, чем при низкой концентрации. Это указывает на усиление межклеточной коммуникации в присутствии секреторного стимула. В панкреатических островках гормоны клеток одного типа влияют на секреторную активность клеток другого типа. К известным потенциально паракринным эффектам гормонов поджелудочной железы относятся следующие: ингибирует секреторную активность альфа-клеток; глюкагон стимулирует секреторную активность бета- и дельта-клеток; соматостатин ингибирует секреторную активность альфа- и бета-клеток.

На основании морфологических и функциональных взаимоотношений островковых клеток Орци, Унгер и их сотр. предположили, что островок Лангерганса представляет собой маленький орган, все клетки которого координированно отвечают на многие секреторные и ингибиторные стимулы. Согласно этой точке зрения, гормональная реакция панкреатического островка – это комплекс ответных реакций всех клеток Лангерганса не только на поступающие к ним гуморальные и нервные сигналы, но и а паракринные влияния, которые они оказывают друг на друга. Островок Лангерганса не только работает лучше искусственной железы, ну и служит микроминиатюрным средством, обеспечивающим большинству людей независимое существование в течение всей жизни.

Клетки - получить на Академике рабочий купон на скидку Галерея Косметики или выгодно клетки купить с бесплатной доставкой на распродаже в Галерея Косметики

дендритные клетки Лангерганса - Клетки слизистой оболочки рта и гениталий Тематики биотехнологии EN dendritic Langerhans cell …

Лангерганса островки - группы клеток в поджелудочной железе человека и позвоночных животных (исключая круглоротых), образующие её внутрисекреторную часть; выделяют в кровь гормоны Инсулин и Глюкагон. Названы по имени немецкого учёного П. Лангерганса (P.… … Большая советская энциклопедия

Островки Лангерганса - Не путать с клетками Лангерганса, содержащимися в эпидермальных тканях бьоял … Википедия

Дельта-клетки - δ Клетки (или D клетки) клетки, вырабатывающие гормон соматостатин; они обнаруживаются в желудке, кишечнике, а также в островках Лангерганса поджелудочной железы. У грызунов дельта клетки находятся преимущественно по периферии островков, у… … Википедия

островок Лангерганса - Langerhans (pancreatic) islet островок Лангерганса. Группы клеток в ткани поджелудочной железы (у всех позвоночных, кроме круглоротых) альфа клетки О.Л. секретируют глюкагон , а бета клетки инсулин ; размеры О.Л. 50 … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

островок Лангерганса - Группы клеток в ткани поджелудочной железы (у всех позвоночных, кроме круглоротых) альфа клетки О.Л. секретируют глюкагон, а бета клетки инсулин; размеры О.Л. 50 500 мкм. [Арефьев В.А., Лисовенко Л.А. Англо русский толковый словарь генетических… … Справочник технического переводчика

Антигенпрезентирующие клетки - иммунокомпетентные клетки, ответственные за переработку (процессинг) Аг и его последующую презентацию различным популяциям лимфоцитов. К А.к., в частности, относят макрофаги, интердигитантные клетки паракортикальной зоны лимфоузлов, образующиеся… … Словарь микробиологии

Островки Лангерганса (Islets Of Langerhans) - небольшие скопления клеток, рассеянные по поджелудочной железе, которые секретируют гормоны инсулин и глюкагон. Существуют три гистологических типа этих клеток: альфа, бета и дельта клетки; они соответственно производят глюкагон, инсулин и… … Медицинские термины

ОСТРОВКИ ЛАНГЕРГАНСА - (islets of Langerhans) небольшие скопления клеток, рассеянные по поджелудочной железе, которые секретируют гормоны инсулин и глюкагон. Существуют три гистологических типа этих клеток: альфа, бета и дельта клетки; они соответственно производят… … Толковый словарь по медицине

Иммунитет - I Иммунитет (лат. immunitas освобождение, избавление от чего либо) невосприимчивость организма к различным инфекционным агентам (вирусам, бактериям, грибкам, простейшим, гельминтам) и продуктам их жизнедеятельности, а также к тканям и веществам… … Медицинская энциклопедия

Меланоциты . В отличие от кератиноцитов, которые составляют приблизительно 90% клеточной популяции эпидермиса, на долю меланоцитов приходится приблизительно 5%. Меланоциты имеют большое количество отростков и располагаются, перемежаясь, среди клеток базального слоя, разветвленные отростки их распространяются до поверхности эпидермиса. Меланиновый пигмент транспортируется в кератиноциты, что происходит, прежде всего, через эти дендритические отростки. Эти данные объясняют происхождение нормальных ме-ланоцитарных отростков. Большинство же меланоцитарных невусов и меланом не обладает этими структурам, поэтому меланоциты в них выявляются как безотростчатые округлые клетки, которые не напоминают нормальные структуры.

При обычной световой микроскопии меланоциты определяются как отдельные клетки среди клеток базального слоя (приблизительно 1 меланоцит на 10 базальных кератиноцитов) с круглыми или овальными темными ядрами и слабо различимой цитоплазмой.

Ультраструктурно меланоциты характеризуются относительно светлой цитоплазмой, отсутствием межклеточных контактов, или десмосом, но содержат различное количество меланосом в разных стадиях меланиза-ции. Ранние премеланосомы (не мела-низированные) представляют собой мелкие мембранозные, элипсоидные цитоплазматичес-кие вакуоли, часто с внутренними пластинками, которые выглядят как тонкие периодичности. После меланизации эти структуры становятся плотными непрозрачными тельцами Это - последний тип зрелых меланосом. которые обычно переходят в кератинопиты.

Различные опухолевые клетки также могут фагоцитировать зрелые меланизированные меланосомы из лежащих выше или смежных кератиноцитов, и, таким образом, выявление ранних меланосом (премеланосом) необходимо для ультраструктурного подтверждения меланоцитарного или близкого к нему происхождения. Активные меланоциты можно отличить от клеток эпидермиса с помощью гистохимической ДОФА-реакции, которая основана на способности меланоцитов синтезировать меланин, что, в свою очередь, зависит от синтеза фермента тирозиназы.

Меланоциты содержат протеин S-100 в цитоплазме, определение которого является чувствительной реакцией, хотя не строго специфичной, так как нервные клетки и клетки Лангерганса также имеют положительную реакцию к S-100 протеину.

Клетки Лангерганса

Подобно меланоцитам, клетки Лангерганса обладают большим количеством отростков и относительно светлой цитоплазмой. Они обычно располагаются в пределах шиповатого слоя средней части эпидермиса, хотя случайные клетки также могут встречаться и в самых нижних слоях эпидермиса. Клетки Лангерганса имеют костномозговое происхождение, это, так называемые, мо-нонуклеарные клетки которые находятся в эпидермисе. Они предназначены для приема, обработки и представления информации об антигенах окружающей среды (и, возможно, также об эндогенных антигенах) Т-лимфоци-там в коже и в лимфатических узлах, дренирующих кожу. Соответственно, они являются важными медиаторами таких столь разнообразных состояний, как контактные дерматиты и, потенциально, опухолевая регрессия. Резидентная популяция клеток Лангерганса и ассоциированные с ними иммунологически активные лимфоциты и мононуклеары были названы ассоциированной с кожей лимфоидной тканью - SALT (skin-associated lymphoid tissue).

При обычной световой микроскопии клетки Лангерганса трудно различимы. Электронно-микроскопически в них выявляются характерные цитоплазматические структуры, которые формируют перепончатые диски, часто с внутренней периодичностью и маленькой перепончатой везикулой на поверхности (гранулы Birbeck). Эти гранулы клеток Лангерганса напоминают теннисные ракетки, когда срез исследуется в двумерном плане. Подобно меланоцитам, клетки Лангерганса обладают положительной иммуногистохимической реакцией на наличие протеина S-100. В замороженных срезах или в ткани, сохраненной в растворе Митчела, на их поверхности при иммуногистохимической реакции экспрессируется GDI-антиген. Было показано, что этот гликопротеин является высокоспецифичным маркером для клеток Лангерганса и их пролиферирующих форм, клеток гистиоцитоза X.

Его связывает особая структура — базальная мембрана . Она напоминает коврик, сплетенный из белковых волокон и пропитанный гелеобразным веществом. Волокна базальной мембраны, как и волокна дермы, образованы , но по своей структуре коллаген базальной мембраны и коллаген межклеточного вещества дермы различаются. Базальная мембрана — очень важное образование. Она служит фильтром, который не пропускает крупные заряженные молекулы, а также выполняет роль связующей среды между дермой и эпидермисом. На базальной мембране находится слой зародышевых клеток, которые непрестанно делятся, обеспечивая обновление кожи. Среди зародышевых клеток располагаются крупные отростчатые клетки — меланоциты и клетки Лангерганса . Меланоциты производят гранулы пигмента меланина, который придает коже определенный оттенок, от золотистого до темного или даже черного.

Клетки Лангерганса происходят из семейства . Подобно макрофагам дермы они исполняют роль стражей порядка, то есть защищают кожу от внешнего вторжения и управляют деятельностью других клеток с помощью регуляторных молекул. Отростки клеток Лангерганса пронизывают все слои эпидермиса, достигая уровня рогового слоя. Клетки Лангерганса могут уходить в дерму, проникать в лимфатические узлы и превращаться в макрофаги. Это привлекает к ним большое внимание ученых как к связующему звену между всеми слоями кожи. Есть мнение, что клетки Лангерганса регулируют скорость размножения клеток базального слоя , поддерживая его на оптимально низком уровне. При стрессовых воздействиях, когда на поверхность кожи действуют химические или физические травмирующие факторы, клетки Лангерганса дают базальным клеткам эпидермиса сигнал к усиленному делению.

Основными клетками эпидермиса являются кератиноциты , которые повторяют в миниатюре путь каждого живущего на земле организма. Они рождаются, проходят определенный путь развития и, в конце концов, умирают (рис. 1). Смерть кератиноцитов — запрограммированный процесс, который является логическим завершением их жизненного пути. Оторвавшись от базальной мембраны, они вступают на путь неизбежной гибели и, постепенно продвигаясь к поверхности кожи, превращаются в мертвую клетку — корнеоцит (роговая клетка) .

Непрерывный процесс гибели отдельных клеток позволяет коже противостоять самым жестким воздействиям со стороны окружающей среды. Нет ничего страшного в том, что какая-то группа кератиноцитов окажется серьезно повреждена. Очень скоро они превратятся в роговые чешуйки и слетят с поверхности кожи, сделав свой вклад в образование бытовой пыли.

Но иногда в результате воздействия вредных факторов происходит нарушение в программах, которые управляют развитием эпидермальной клетки. Клетка надолго застревает на одной из промежуточных стадий развития. Вместо того чтобы постепенно подниматься к поверхности кожи, превращаясь в роговую чешуйку, клетка живет где-нибудь на среднем уровне эпидермиса. Там она может находиться длительное время (месяцы или даже годы), постепенно накапливая повреждения. Эти повреждения могут вызвать гибель клетки, нарушение ее нормального функционирования и даже злокачественное перерождение. В результате клетка дает начало опухоли, состоящей из незрелых клеток, неспособных адекватно выполнять свои функции. Эти клетки начинают вести себя агрессивно по отношению к своим соседям — они вытесняют нормальные клетки, постепенно дезорганизуя деятельность прилегающих тканей и всего организма.

Но даже в случае отсутствия злокачественного роста накопление клеток-долгожителей в эпидермисе имеет серьезные последствия. Их генетический аппарат производит такое количество дефектных белков, что, в конце концов, это сказывается и на остальных клетках. Нарушения в эпидермисе, вызванные накоплением повреждений в его клетках, могут проявиться в виде:

замедления деления клеток базального слоя . При этом постепенно происходит общее уменьшение толщины эпидермиса, а кожа выглядит тусклой и изношенной . В таких случаях стимуляция деления клеток базального слоя приводит к быстрому улучшению цвета лица;

утолщения рогового слоя (гиперкератоз) . Это происходит вследствие того, что роговые чешуйки, которые должны были слущиваться с поверхности кожи, остаются плотно сцепленными друг с другом. Роговой слой существенно утолщается, что придает коже пергаментный вид. Устранить это нарушение помогают отшелушивающие агенты, которые ослабляют сцепление между клетками рогового слоя.

Как уже было сказано, на базальной мембране сидят зародышевые клетки. Их отличительной особенностью является способность к бесконечному (или почти бесконечному) делению. Считается, что популяция активно делящихся клеток расположена в тех участках базальной мембраны, где эпидермис углублен в дерму. К старости эти углубления сглаживаются, что считается признаком истощения зародышевой популяции клеток кожи. Клетки базального слоя кожи делятся, порождая потомков, похожих на материнские клетки как две капли воды. Но рано или поздно некоторые из дочерних клеток отрываются от базальной мембраны и вступают на путь взросления, ведущий к гибели. В конце концов кератиноцит превращается в корнеоцит — плоскую чешуйку. Завершение этого процесса происходит в самом верхнем слое кожи, который называют роговым. Роговой слой, состоящий из мертвых клет ок, является основой нашей кожи.