Все о поджелудочной железе человека: Диагностика и лечение патологий поджелудочной железы (Александров)

Содержание

Анатомия и физиология поджелудочной железы – Уралбиовет-консалтинг

Поджелудочная железа (Pancreas) — железа двойной функции: внешнесекреторной и внутрисекреторной. Внешнесекреторная функция заключается в синтезе и выделении в двенадцатиперстную кишку сока, содержащего пищеварительные ферменты и электролиты, внутрисекреторная — в синтезе и выделении в кровь гормонов.

Внешнесекреторная часть железы сильно развита и составляет более 95 % ее массы. Она имеет дольчатое строение и состоит из альвеол (ацинусов) и выводных протоков. Основная масса ацинусов (железисто-пузырьковидные концевые отделы) представлена панкреатическими клетками — панкреацитами — секретируемыми клетками.

Внутрисекреторная часть железы представлена островками Лангерганса, которые составляют около 30 % массы железы. Различают несколько видов островков Лангерганса по способности секретировать полипептидные гормоны: Аклетки продуцируют глюкогон, В-клетки — инсулин, D-клетки — самостатин. Основную массу островков Лангерганса (около 60 %) составляют В-клетки.

Поджелудочная железа лежит в брыжейке двенадцатиперстной кишки, на печени, разделяясь на правую, левую и среднюю доли. Проток поджелудочной железы открывается в двенадцатиперстную кишку самостоятельно или вместе с желчным протоком. Иногда встречается добавочный проток, который впадает в двенадцатиперстную кишку самостоятельно. Иннервируется поджелудочная железа симпатическими и парасимпатическими нервами (п. vagus).

У собак железа длинная, узкая, красноватого цвета, образует более объемистую левую ветвь и более длинную правую ветвь, достигающую почек. Поджелудочный проток открывается в двенадцатиперстную кишку вместе с желчным протоком. Иногда встречается добавочный проток. Абсолютная масса железы 13-18 г.

У крупного рогатого скота поджелудочная железа располагается вдоль двенадцатиперстной кишки от 12го грудного до 2-4го поясничного позвонка, под правой ножкой диафрагмы, частично на лабиринте ободочной кишки. Состоит из поперечной и правой продольной ветвей, соединяющихся под углом в правой стороне. Выводной проток открывается обособленно от желчного протока на расстоянии 30-40 см от него (у овец вместе с желчным протоком). Абсолютная масса железы у крупного рогатого скота 350-500 г, у овец 50-70 г.

У лошадей на поджелудочной железе различают среднюю часть — тело, прилежащее к воротному изгибу двенадцатиперстной кишки. Левый конец железы, или хвост, длинный и узкий, достигает слева слепого мешка желудка, соединяясь с ним, селезенкой и левой почкой. Правый конец железы, или головка, доходит до правой почки, слепой и ободочной кишки. Поджелудочный проток открывается вместе с печеночным. Иногда встречается дополнительный проток. Цвет железы желтоватый, абсолютная масса до 250-350 г.

У свиней на железе различают среднюю, правую и левую доли. Через среднюю долю проходит воротная вена печени. Железа лежит под двумя последними грудными и двумя первыми поясничными позвонками. Проток один, открывается на 13-20 см дистальнее устья желчного протока. Абсолютная масса железы 150 г.

Внешнесекреторная (экзогенная) функция поджелудочной железы. Основной продукт внешнесекреторной функции поджелудочной железы — пищеварительный сок, который содержит 90 % воды и 10% плотного осадка. Плотность сока 1,008-1,010; рН 7,2-8,0 (у лошадей 7,30-7,58; у крупного рогатого скота 8). В состав плотного осадка входят белковые вещества и минеральные соединения: бикарбонат натрия, хлорид натрия, хлорид кальция, фосфорнокислый натрий и др.

Сок поджелудочной железы содержит протеолитические и нуклеолитические ферменты (трипсин, хемотрипсин, карбоксипептидазы, эластазу, нуклеазы, аминопептидазу, коллагеназу, дипептидазу), амилолитические ферменты (аамилазу, мальтазу, лактазу, инвертазу) и липолитические ферменты (липазу, фосфолипазу, холинэстеразу, карбоксиэстеразу, моноглицеридлипазу, щелочную фосфатазу). Трипсин расщепляет белки до аминокислот и выделяется в виде неактивного трипсиногена, который активируется ферментом кишечного сока энтерокиназой. Химотрипсин расщепляет белки и полипептиды до аминокислот и выделяется в форме неактивного химотрипсиногена; активируется трипсином. Карбоксиполипептидазы действуют на полипептиды, отщепляя от них аминокислоты. Дипептидазы расщепляют дипептиды на свободные аминокислоты. Эластаза действует на белки соединительной ткани — эластин, коллаген. Протаминаза расщепляет протамины, нуклеазы — нуклеиновые кислоты на мононуклеотиды и фосфорную кислоту.

При воспалении поджелудочной железы, аутоиммунных процессах протеолитические ферменты становятся активными уже в самой железе, вызывая ее разрушение. а-Амилаза расщепляет крахмал и гликоген до мальтозы; мальтаза — мальтозу до глюкозы; лактаза расщепляет молочный сахар на глюкозу и галактозу (она имеет существенное значение в пищеварении молодняка), инвертаза — сахарозу на глюкозу и фруктозу; липаза и другие липолитические ферменты расщепляют жиры на глицерин и жирные кислоты. Липолитические ферменты, в частности липаза, секретируются в активном состоянии, но расщепляют только жир, эмульгированный желчными кислотами. Амилазы, также как и липазы, в соке поджелудочной железы находятся в активном состоянии.

Из электролитов в соке поджелудочной железы содержатся натрий, калий, хлор, кальций, магний, цинк, медь и значительное количество бикарбонатов, обеспечивающих нейтрализацию кислого содержимого двенадцатиперстной кишки. Тем самым создается оптимальная среда для активных ферментов.

Доказано, что помимо перечисленного выше действия сок поджелудочной железы обладает свойством регуляции микробной ассоциации в двенадцатиперстной кишке, оказывая определенное бактерицидное действие. Превращение поступления в кишечник панкреатического сока ведет к усиленному бактериальному росту в проксимальном отделе тонкого кишечника у собак.

Эндокринная (гормональная) функция поджелудочной железы. Важнейшими гормонами поджелудочной железы являются инсулин, глюкогон и соматостатин.

Инсулин образуется в Вклетках из предшественника — проинсулина. Синтезируемый проинсулин поступает в аппарат Гольджи, где расщепляется на молекулу Спептида и молекулу инсулина. Из аппарата Гольджи (пластинчатый комплекс) инсулин, Спептид и частично проинсулин поступают в везикулы, где инсулин связывается с цинком и депонируется в таком состоянии. Под влиянием различных стимулов инсулин освобождается от цинка и поступает в прекапиллярное пространство. Основным стимулятором секреции инсулина служит глюкоза: при ее повышении в крови усиливается синтез инсулина. В определенной степени этим свойством обладают аминокислоты аргинин и лейцин, а также глюкогон, глетрин, секретин, глюкокортикоиды, соматостатин, никотиновая кислота. Инсулин в крови находится в свободном и связанном с белками плазмы состоянии. Распад инсулина происходит в печени под влиянием глютатионтрансферазы и глютатионредуктазы, в почках под влиянием инсулиназы, в жировой ткани под влиянием протеолитических ферментов. Проинсулин и Спептид тоже подвергаются дегидратации в печени. Его биологическое действие обусловлено способностью связываться со специфическими рецепторами клеточной цитоплазматической мембраны.

Инсулин усиливает синтез углеводов, белков, нуклеиновых кислот и жира. Он ускоряет транспорт глюкозы в клетки инсулинозависимых тканей (печень, мышцы, жировая ткань), стимулирует синтез гликогена в печени и подавляет глюконеогенез (образование глюкозы из неуглеводных компонентов), гликогенолиз (распад гликогена), что в конечном итоге ведет к снижению уровня сахара в крови. Этот гормон ускоряет транспорт аминокислот через цитоплазматическую мембрану клеток, стимулирует синтез белка. Инсулин участвует в процессе включения жирных кислот в триглицериды жировой ткани, стимулирует синтез липидов и подавляет липолиз (распад жира).

В регуляции синтеза белка и утилизации углеводов вместе с инсулином участвуют кальций и магний. Концентрация инсулина в крови человека 15-20 мкЕД/мл.

Глюкогон — полипептид, секреция которого регулируется глюкозой, аминокислотами, гастроинтестинальными гормонами (панклеозимин) и симпатической нервной системой. Секреция глюкогона усиливается при снижении в крови сахара, СЖК, раздражении симпатической нервной системы, а угнетается при гипергликемии, повышении уровня СЖК, соматостатина. Под влиянием глюкогона стимулируется глюконеогенез, ускоряется распад гликогена, т. е. увеличивается продукция глюкозы. Под действием глюкогона ускоряется синтез активной формы фосфорилазы, участвующей в образовании глюкозы из неуглеводных компонентов (глюконеогенез). Глюкогон способен связываться с рецепторами адипацитов (клеток жировой ткани), способствуя распаду триглицеридов с образованием глицерина и СЖК. Глюконеогенез сопровождается не только образованием глюкозы, но и промежуточных продуктов обмена веществ — кетоновых тел, развитием кетоацидоза. Содержание в плазме крови глюкогона у человека составляет 50-70пг/мл. Концентрация этого гормона в крови увеличивается при голодании (голодный кетоз у овец), хронических заболеваниях печени.

Соматостатин — гормон, основной синтез которого осуществляется в гипоталамусе, а также в D-клетках поджелудочной железы. Соматостатин подавляет секрецию СТГ, АКТГ, ТТГ, гастрина, глюкогона, инсулина, ренина, секретина, вазоактивного желудочного пептида, желудочного сока, панкреатических ферментов и электролитов. Содержание соматостатина в крови повышается при сахарном диабете I типа, D-клеточной опухоли поджелудочной железы (соматостатиноме). Говоря о гормонах поджелудочной железы, следует отметить, что энергетический баланс в организме поддерживается сплошными биохимическими процессами, в которых непосредственное участие принимают инсулин, глюкогон и частично соматостатин. Так, во время голодания уровень в крови инсулина снижается, а глюкогона повышается, усиливается глюконеогенез. Благодаря этому поддерживается минимальный уровень глюкозы в крови. Усиление липолиза сопровождается повышением в крови СЖК, которые используются сердечной и другими мышцами, печенью, почками в качестве энергетического материала. В условиях гипогликемии источником энергии становятся и кетокислоты.

Нейроэндокринная регуляция функции поджелудочной железы. Деятельность поджелудочной железы находится под влиянием парасимпатической (n. vagus) и симпатической (чревные нервы) нервной системы, гипоталамогипофизарной системы и других желез внутренней секреции. В частности, блуждающий нерв играет определенную роль в регуляции ферментообразования. Секреторные волокна входят также в состав симпатических нервов, иннервирующих поджелудочную железу. При стимуляции отдельных волокон блуждающего нерва с усилением сокоотделения происходит и его торможение. Основоположником отечественной физиологии И. П. Павловым доказано, что отделение поджелудочного сока начинается при виде корма или раздражении рецепторов полости рта и глотки. Этот феномен необходимо учитывать в случаях назначения голодной диеты при остром панкреатите у собак, кошек и других животных, не допуская их зрительного и обонятельного контакта с кормом.

Наряду с нервной происходит и гуморальная регуляция функции поджелудочной железы. Поступление соляной кислоты в двенадцатиперстную кишку вызывает секрецию поджелудочного сока даже после перерезки блуждающих и чревных (симпатических) нервов и разрушения продолговатого мозга. Это положение лежит в основе назначения медикаментов, снижающих секрецию поджелудочного сока при остром панкреатите. Под влиянием соляной кислоты желудочного сока, поступающего в кишечник, из клеток слизистой оболочки тонкой кишки выделяется просекретин. Соляная кислота активирует просекретин, превращая его в секретин. Всасываясь в кровь, секретин действует на поджелудочную железу, усиливая выделение ею сока: одновременно он тормозит функцию обкладочных желез, чем препятствует чрезмерно интенсивной секреции соляной кислоты железами желудка. Секретин в физиологическом отношении является гормоном. Под влиянием секретина образуется большое количество поджелудочного сока, бедного ферментами и богатого щелочами. Учитывая эту физиологическую особенность, лечение острого панкреатита направлено на снижение секреции соляной кислоты в желудке, подавление активности секретина.

В слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки образуется также гормон панкреозимин, который усиливает образование ферментов в поджелудочном соке. Подобное действие оказывают гастрин (образуется в желудке), инсулин, соли желчных кислот.

Тормозящее влияние на секрецию панкреатического сока оказывают нейропептиды — гастроингибирующий полипептид (ГИП), панкреатический полипептид (ПП), вазоактивный интерстинальный полипептид (ВИП), а также гормон соматостатин.

При лечении плотоядных животных с нарушением внешнесекреторной функции поджелудочной железы необходимо иметь в виду, что на молоко выделяется мало сока, на мясо, черный хлеб — много. При кормлении мясом выделяется много трипсина, при кормлении молоком — много липазы и трипсина.

Источник vetclub.ru

что можно, а что нельзя есть при панкреатите

Чтобы раз и навсегда забыть о панкреатите, нужно полностью сменить рацион питания.

Почему надо заботиться о поджелудочной железе?

Врачи и ученые давно сошлись во мнении, что еда оказывает огромное влияние на состояние здоровья человека. И первый орган, который ощущает позитивные или не очень перемены – поджелудочная железа.

Если человек, пытаясь похудеть, резко сократил количество потребляемых белков или жиров, это сразу же отразится на качестве работы поджелудочной железы. В лучшем случае это может привести к появлению панкреатита, а в худшем – нарушению работы всех органов ЖКТ.

Из-за лишнего веса, увеличивается жировая прослойка не только в проблемных местах (бедра, руки, грудь, живот и пр), но и на самой поджелудочной. И это также негативно отражается на ее функциональности.

Как питаться, чтобы сохранить здоровье поджелудочной железы?

Английские ученые провели серию экспериментов и выяснили, что сохранить здоровье важному органу, можно, если соблюдать несколько правил:

  • следить за калорийностью блюд. Превышение необходимого количества приведет к ожирению

  • вводить в рацион питания разные фрукты, овощи и разные виды мяса

  • регулярно есть продукты богатые клетчаткой — необработанные зерновые, овощи и фрукты

  • сократить количество продуктов, в которых много углеводов

  • обязательно есть мясо, рыбу и другие продукты, в которых много природного белка

  • сократить потребление сахара и соли.

От каких продуктов надо отказаться?

Значительный процент успеха в борьбе с разными заболеваниями зависит от соблюдения мер профилактики. Точно также надо действовать и, заботясь о здоровье поджелудочной железы.

Если не хотите получить панкреатит или регулярные боли в животе, то исключите из своего рациона питания следующие продукты:

  • сосиски, салями и другие продукты, содержащие пищевые красители и ароматизаторы;

  • жирные и жареные блюда;

  • сладости;

  • продукты, содержащие трансжиры и простые углеводы (большинство готовой выпечки и полуфабрикатов).

Какие продукты полезны для ЖКТ и поджелудочной железы?

Заботясь о собственном здоровье, не забывайте регулярно употреблять в пищу:

  • цельнозерновые продукты (необработанные кукуруза, просо, овес, пшеница, неочищенный рис, греча и другие крупы),

  • растительные масла (оливковое и подсолнечное),

  • свежие фрукты и овощи

  • бобовые

  • орехи

  • нежирное мясо, птицу или рыбу, отварные или приготовленные на пару.

Сахарный диабет: новое оружие против старой болезни | Научные открытия и технические новинки из Германии | DW

Сахарный диабет — это тяжелое нарушение углеводного обмена, в результате которого прекращается окисление присутствующего в организме человека сахара. Заболевание связано с дефицитом инсулина — гормона, вырабатываемого так называемыми бета-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы. В большинстве случаев медики имеют дело с сахарным диабетом второго типа — эта форма диабета обычно развивается у людей старше сорока лет и вызвана тем, что поджелудочная железа начинает производить все меньше и меньше инсулина.

С сахарным диабетом первого типа врачам приходится сталкиваться, к счастью, реже, зато это заболевание развивается уже в юности или даже в детстве и протекает гораздо тяжелее. Обычно оно носит так называемый аутоиммунный характер: по неизвестной пока причине Т-клетки иммунной системы начинают воспринимать бета-клетки поджелудочной железы в качестве чужеродных и разрушают их, в результате чего производство собственного инсулина в организме полностью прекращается.

Повернуть развитие диабета вспять можно!

Жизнь таких больных целиком зависит от своевременного введения инсулина извне, иначе пациент впадает в диабетическую кому и умирает. До сих пор это заболевание считалось неизлечимым, однако теперь американские иммунологи добились большого успеха в терапии сахарного диабета первого типа. Правда, пока лишь у мышей, но лиха беда начало.

Тем более что у мышей болезнь протекает практически так же, как у человека, говорит руководитель проекта Роланд Тиш (Roland Tisch), научный сотрудник отделения микробиологии и иммунологии медицинского факультета университета Северной Каролины в Чапел-Хилле: «Большинство эффектов, вызываемых дефицитом инсулина в организме лабораторных животных, наблюдаются и у людей. Мыши слабеют, быстро теряют вес, а если им не ввести инсулин, погибают».

Впрочем, больным диабетом мышам в лаборатории Роланда Тиша сразу же после появления у них первых симптомов исследователи сделали с интервалом в 3 дня две инъекции. Но это был не инсулин, а раствор, содержащий специальные антитела. Ученый поясняет: «Главный для нас вопрос гласил: можно ли у мышей повернуть развитие диабета вспять? И ответ оказался положительным».

Мыши выздоравливают раз и навсегда

Используемые американскими специалистами антитела нейтрализуют те самые Т-клетки иммунной системы, которые разрушают производящие инсулин бета-клетки поджелудочной железы. Действие антител превзошло самые смелые ожидания исследователей. «У некоторых животных содержание сахара в крови нормализовалось уже через два дня, большинству на полное излечение от диабета понадобилось шесть дней. Мы продолжали наблюдения на протяжении нескольких месяцев, в ряде случаев даже больше года. И никаких рецидивов — животные выздоровели раз и навсегда».

Вообще-то иммунотерапия против диабета — дело не новое. Специальные антитела, способные блокировать Т-клетки иммунной системы, испытывались уже и на людях — и даже не без некоторого успеха. Но говорить о подлинном прорыве тут пока не приходится. Роланд Тиш поясняет: «Главный недостаток этих антител — в том, что они разрушают — по крайней мере, в течение какого-то времени — все Т-лимфоциты без разбора. Когда речь идет о тех Т-киллерах, которые уничтожают производящие инсулин бета-клетки поджелудочной железы, то это, конечно, хорошо. Но если антитела разрушают все Т-лимфоциты подряд, то организм становится совершенно беззащитным и лишается способности противостоять любой инфекции, любым патогенным бактериям и вирусам».

Главное достоинство антител — высокая избирательность

Иное дело — антитела, полученные и использованные Роландом Тишем и его коллегами. «Правда, наши антитела тоже связываются со всеми Т-лимфоцитами подряд, но они их не разрушают, — говорит исследователь. — Уничтожаются только те Т-клетки, которые вызывают дисфункцию поджелудочной железы. Скажем, Т-лимфоциты в крови в полной мере сохраняют активность, так что организм мыши формирует нормальный иммунный ответ на инфекцию».

Специалисты из Чапел-Хилла пока и сами не вполне понимают, чем объясняется такая избирательность их антител. А вот то, что терапия эффективна только в отношении животных, совсем недавно заболевших диабетом, представляется логичным: ведь если «взбесившиеся» Т-лимфоциты успели разрушить значительное количество бета-клеток, то никакие антитела помочь уже не смогут, восстановить работоспособность поджелудочной железы не удастся. «Наша цель, конечно, в том, чтобы испытать аналогичные антитела на людях, — говорит Роланд Тиш. — Антитела, которые мы использовали в данном исследовании, — это мышиные антитела, и связываются они только с мышиными иммунными клетками. Мы сейчас как раз заняты тем, что пытаемся получить человеческий аналог таких антител».

Всемирный день здоровья (World Health Day)

Ежегодно 7 апреля   отмечается Всемирный день здоровья (World Health Day). Мероприятия, организованные в этот день проводятся с целью, чтобы люди могли понять,  как много значит здоровье в их жизни.

Тема Всемирного дня здоровья 2016 года – «Победим диабет!».

Что такое диабет?

Большинство продуктов, которые человек употребляет в пищу, являются поставщиками глюкозы, которая в свою очередь обеспечивает организм необходимой энергией. Для усвоения глюкозы клетками поджелудочная железа выделяет гормон инсулин — своеобразный «ключ» к тканям, утилизирующим глюкозу. Недостаток гормона ведет к нарушению усвоения глюкозы, количество ее в организме увеличивается, развивается гипергликемия.

Признаки и симптомы сахарного диабета

Основным проявлением сахарного диабета является увеличение глюкозы в крови. Нормальный уровень глюкозы в плазме крови натощак — до 6,0 ммоль/л, через 2 часа — до 7,8 ммоль/л (в плазме венозной крови — крови, взятой из вены) или до 8,9 ммоль/л (в плазме капиллярной крови — крови, взятой из пальца).

Превышение этих показателей свидетельствует о нарушении работы регулирующей системы, одним из основных элементов которой является инсулин. При сахарном диабете в организме человека инсулин может не вырабатываться вообще. Так бывает при сахарном диабете 1 типа, когда в результате заболевания погибают клетки поджелудочной железы (бета-клетки) — единственные клетки в нашем организме, вырабатывающие этот гормон. Выработка инсулина может уменьшаться при сокращении количества (но не полном исчезновении) бета-клеток. Так бывает, например, при диабете, который развивается при длительном течении тяжелого панкреатита (заболевания части поджелудочной железы, вырабатывающей ферменты, участвующие в пищеварении). Такой тип диабета называют панкреатогенным (это не 1 и не 2 тип, а отдельное заболевание — вторичный сахарный диабет).

К основным признакам сахарного диабета относят:

  • жажду, которая носит постоянный, мучительный характер. Чтобы ее утолить, больному человеку нужно выпить от 200 до 400 мл жидкости, хотя в норме для этого достаточно нескольких глотков;
  • учащенное мочеиспускание — частое и обильное выделение мочи. Сколько жидкости человек выпивает, столько же и теряет с мочой. Почки не в состоянии удержать глюкозу, вместе с мочой уходит и вода, что является причиной обезвоживания организма;
  • похудание, несмотря на повышенный аппетит, человек стремительно худеет, теряя порой до 15 кг. Возникает «голод среди изобилия»: когда на фоне избытка в крови глюкозы без инсулина или вследствие снижения чувствительности к инсулину клетки не могут ее усвоить;
  • сухость во рту, как следствие жажды и учащенного мочеиспускания;
  • общую слабость;
  • снижение работоспособности.

Нередко все вышеперечисленные симптомы на начальной стадии сахарного диабета 2 типа слабо выражены либо отсутствуют вовсе. Это основная причина позднего выявления заболевания и отсутствия своевременного лечения. В этой связи рекомендуется не пренебрегать периодическими профилактическими обследованиями, особенно людям с факторами риска развития данного заболевания.

 

Записаться на консультацию к врачу-эндокринологу  Вы можете по телефону 8 800 250 54 43

Гормоны поджелудочной железы

Общие сведения о поджелудочной железе

Определение 1

Поджелудочная железа – один из органов пищеварительной системы.

Внешнесекреторная функция железы заключается в выделении панкреатического сока, который содержит пищеварительные ферменты. Железа вырабатывает гормоны, которые принимают участие в регулировании углеводного процесса, жирового и белкового обмена.

Поджелудочная железа является основным источником ферментов, которые позволяют переваривать жир. Ферменты, которые образуются и находятся в не активной форме, являются важным фактором,предотвращающим энзимное повреждение поджелудочной железы, которое можно обнаружить при остром панкреатите.

Гормональная функция экзокринной функции поджелудочной железы обеспечивается гастритом, холециститом, отдельными клетками желудка и язвой двенадцатиперстной кишки.

Гормоны поджелудочной железы

Основными гормонами поджелудочной железы, являются:

  • Инсулин;
  • Глюкагон;
  • Соматостатин;
  • Вазоактивный интестинальный пептид.
  1. Инсулин – белковый гормон.

    Инсулин оказывает значительное воздействие на обменные процессы, которые происходят в организме человека. Основная роль инсулина заключается в регулировании обмена углеводов, которые возможно получить различными способами, а именно:

    • Увеличением транспортировки глюкозы из крови в ткани, за счет увеличения проницаемости клеточных мембран;
    • Изменением активности углеводного обмена;
    • Увеличиваем окисления глюкозы. Данный процесс происходит в печеночных клетках при помощи ферментов, благодаря которым вещества активизируются инсулином.
    • Увеличением запаса глюкозы в виде гликогена, данный процесс происходит в печеночных клетках и мышечных тканях.

    Инсулин оказывает большое значение в регулировании биосинтетических процессов. Он позволяет осуществляться биосинтезу важных биополимфов, как нуклеиновой кислоте, так и белкам.

    Замечание 1

    Инсулин – один из гормонов, который позволяет уменьшить содержание глюкозы в крови, этот процесс возможен в случае:

    • Увеличения потребления клетками глюкозы;
    • Работе клеточных ферментов;
    • Увеличения синтеза гликогена;
    • Снижения в печени уровня глюкозы.

    Эффективность инсулина заключается в:

    • Увеличении поглощаемых клетками аминокислот;
    • Увеличении транспортировки ионов калия в клетки;
    • Увеличении биосинтеза белка;
    • Увеличении работы ДНК;
    • Увеличении синтеза жирных кислот.
  2. Глюкагон – пептидный гормон.

    Глюкагон – усиливает реакции расщепления гликогена в печени и снижает синтез в ней, поэтому увеличивается уровень сахара в крови.

    В большом количестве глюкагон вызывает сильное спазмолитическое воздействие, что способствует расслаблению мускулатуры внутренних органов, особенно кишечника.

    Замечание 2

    Глюкагон увеличивает секрецию катехоламинов в мозговом веществе надпочечников и увеличивает чувствительность тканей, что благоприятно воздействует на организм человека.

    Основными функциями глюкагона является:

    • процесс расщепления в печени и в мышцах вещества гликогена, благодаря которому получается глюкоза;
    • В жировых клетках увеличивается количество ферментов липазы, именно поэтому и происходит поступление продуктов, которые получаются при расщеплении жиров в кровь.
  3. Соматостатин – гормон дельта-клеток поджелудочной железы, а также является основным гормоном гипоталамуса.

    Замечание 3

    Соматостатин подавляет секрецию гормонально активных пептидов и серотонина, которые находятся в желудке, кишечнике, печени и поджелудочной железе.

    Работа гормона соматостатина приводит к:

    • уменьшению количества глюкагона;
    • сокращению процесса работы желудка;
    • сокращению объемов кровообращения в брюшной полости;
    • замедлению процесс всасывания сахара, который мы получаем при употреблении пищи.
  4. Вазоактивный интестинальный пептид (ВИП) – пептидный гормон.

    Уровень ВИП в плазме крови очень невелик и не меняется после приема пищи. Период расщепления – одна минута. ВИП способствует усилению действия кровотока в стенках кишечника, и является основным продуктом для жизнедеятельности клеток желудка.

    Поджелудочная железа является железой смешанного типа, то есть обладает функцией, которая выделяет сок в двенадцатиперстную кишку, и которая выделяет гормоны в кровь.

    Панкреатический сок содержит в себе такие ферменты, как:

    • Амилаза;
    • Липаза;
    • Трипсин.

Замечание 4

Основными гормонами поджелудочной железы, которые взаимосвязаны между собой – являются глюкагон и инсулин. Взаимосвязь данных гормонов заключается в контроле распределения глюкозы и других питательных веществ в соответствии с энергетическими потребностями организма человека.

УЗИ поджелудочной железы в Москве

Поджелудочная железа – небольшой по размерам, но важный по значению орган у человека. Она вырабатывает инсулин – гормон, необходимый для пищеварения и обмена веществ, а при нарушениях в ее работе могут развиться такие серьезные патологии, как сахарный диабет или панкреатит.

Поджелудочная железа расположена в брюшной полости, а когда необходимо ее обследование, применяются УЗИ, МРТ и другие способы диагностики. Первая рекомендация врача, обычно, это УЗИ поджелудочной железы. Этот метод более доступен с точки зрения подготовки, скорости проведения, безвредности для пациента и минимальном количестве противопоказаний.

Что покажет УЗИ

Ультразвуковое исследование поджелудочной железы позволяет оценить:

  • Анатомические особенности – размер, форма, локация.
  • Состояние железистой ткани.
  • Воспалительные процессы.
  • Рубцы, жировые отложения, абсцессы, опухоли и другие патологии.

У здоровой поджелудочной железы ровные контуры и четкие очертания, однородная структура и размеры:

  • Длина – 14-22 см.
  • Толщина – до 3 см.
  • Головка длиной 2,5-3,5 см.

При отклонении от этих значений, а также при обнаружении неоднородных, воспаленных участков, опухолей и прочих патологий, можно сделать вывод о заболевании железы и назначить уточняющие обследования: анализы, МРТ.

УЗИ поджелудочной железы может быть, как самостоятельной процедурой, так и делаться совместно с УЗИ других органов брюшной полости: печени, желчного пузыря, селезенки.

Показания

Сделать УЗИ поджелудочной железы можно как в ходе профилактического обследования, так и при наличии жалоб на:

  • Частые расстройства пищеварения и работы кишечника.
  • Боль и дискомфорт вверху живота и в левом подреберье.
  • Снижение веса без перемен в питании и физических нагрузках.
  • Частая тошнота.
  • Развитие сахарного диабета.
  • Результаты анализов, которые говорят о сбоях в работе поджелудочной.
  • Желудочные патологии, подтвержденные при помощи гастроскопии.
  • Болезненность при пальпации левого подреберья.
  • Обострение хронического панкреатита.

Противопоказания

Ультразвук не оказывает на организм вредного воздействия, поэтому процедуру разрешено проводить неоднократно при необходимости беременным и пациентам любого возраста.

Единственное, что может ограничить врача в назначении УЗИ – незажившие раны и ожоги в области обследования.

Подготовка

Чтобы увеличить точность и информативность результатов, к проведению УЗИ поджелудочной железы, как и других органов брюшной полости, необходимо подготовиться. Детальные рекомендации даст врач на консультации, записывая на обследование. Вот общие рекомендации:

  • За 2-3 дня до даты УЗИ исключить из рациона продукты, повышающие газообразование. Это свежие овощи и фрукты, кисломолочная продукция, черный хлеб, квашеная капуста и бобовые.
  • В день процедуры (или вечером перед ней) стоит очистить кишечник при помощи слабительных и клизмы.
  • Обратиться в клинику на обследование натощак и не курить за несколько часов до процедуры.
  • В ряде случаев врач порекомендует временно отказаться от приема лекарств, которые могут повлиять на работу поджелудочной железы.

Как пройдет УЗИ

Ультразвуковое исследование поджелудочной железы длится не более 20 минут и проходит безболезненно. Пациенту потребуется снять одежду с зоны обследования и лечь на кушетку в кабинете диагностики. Поза во время обследования – на спине или правом боку.

Врач нанесет на кожу живота и левого подреберья гель, улучшающий проникновение ультразвуковых волн под кожу. Двигая сканером аппарата по животу, врач видит на экране изображение поджелудочной железы и других внутренних органов и тканей. Он фиксирует все важные особенности – размер и состояние органа, наличие в нем опухолей, воспалений и других патологий. Эта информация вместе с фото отражается в заключении, которое выдается по окончанию обследования. В нем нет диагноза и тем более рекомендаций по лечению – это задача лечащего врача, который проведет расшифровку результата.

Преимущества УЗИ щитовидной железы

Ультразвуковое исследование выделяется на фоне других диагностических методик. Его главные плюсы:

  • Отсутствие вредного действия на организм.
  • Безболезненность обследования.
  • Скорость процедуры и готовности результатов.
  • Высокая точность полученных данных.
  • Доступные цены.

УЗИ щитовидной железы в Москве

Приглашаем на это и другие обследования в лечебно-диагностический центр «Кутузовский». Готовы предложить большой спектр услуг по диагностике и лечению самых разных заболеваний. Ежедневно у нас работают врачи разных специальностей, которые помогут разобраться в причинах жалоб на здоровье и подобрать необходимые препараты или процедуры для облегчения симптомов и скорейшего выздоровления.

Гарантировать точность диагноза помогает современное оборудование, которым оснащена клиника – это новые аппараты для УЗИ, рентгена, маммографии и МРТ от ведущих мировых производителей. Будьте уверены в правильности рекомендаций и обоснованности назначений.

График работы медицинского центра:

  • С 8:00 до 21:00 в будни;
  • С 9:00 до 20:00 в субботу и воскресенье.

Сделать запись на прием, получить дополнительную информацию можно у администраторов клиники по телефону: +7 (495) 478-10-03.

Автор текста: Мусина Ольга Юрьевна

Должность: Врач ультразвуковой диагностики высшей квалификационной категории

Общий стаж: 24 года

Тюменские онкологи применили инновационный метод лечения рака поджелудочной железы

Рак поджелудочной железы входит в число злокачественных опухолей, характеризующихся агрессивным течением и высокой летальностью. Как правило, рак поражает саму железу, окружающие ее ткани и быстро прогрессирует. Но происходит это совершенно незаметно для самого человека. Тем и опасна злокачественная опухоль поджелудочной железы — она почти бессимптомна. Однако онкологическая наука не стоит на месте, и сегодня специалисты выполняют такие манипуляции, которые еще лет десять назад казались просто фантастикой. Именно они позволяют максимально повысить шанс на выживаемость пациентов с раком поджелудочной железы.

Жительница тюменского севера, Светлана Петровна, приехала лечить рак поджелудочной железы в тюменский «Медицинский город». Здесь врачи предложили ей один из самых инновационных методов лечения рака – внутриартериальную регионарную химиотерапию. Отметим сразу, что операция прошла успешно, пациентка чувствует себя хорошо и готова к дальнейшему лечению.

Злокачественные новообразования поджелудочной железы считаются одними из самых неблагоприятных. Связано это и с поздним выявлением заболевания, и со сложностью его лечения.

«До недавнего времени единственным приемлемым методом лечения считалась операция — панкреатодуоденальная резекция. Однако данная операция крайне сложна, сопряжена с большим риском для здоровья, жизни человека.  Кроме того, поджелудочная железа находится в тесном контакте с крупными сосудистыми магистралями, и если опухоль прорастает в них, то тут ни о какой операции уже не может идти и речи.  Обычное химиотерапевтическое лечение также не является достаточно эффективным вследствие того, что проникновение лекарственного препарата в саму железу происходит биологически плохо, и нужна большая доза препарата, чтобы эффект был достаточен. Но при обычном введении химиотерапевтического препарата в вену пациента, врачи вынуждены соблюдать определенный баланс, ограничивать дозу лекарства, чтобы не навредить всему организму человека. Лучевое лечение рака поджелудочной железы также ограничено вследствие большой подвижности железы и множества тесно прилегающих анатомических структур. Именно поэтому пациенты со злокачественным поражением поджелудочной железы подчас становятся заложниками своего заболевания. Мы предложили пациентке инновационный метод лечения, который позволяет ввести непосредственно в опухоль, минуя другие структуры организма, эффективную дозу химиотерапевтического препарата. Эта операция проводилась впервые в нашем регионе. Операция была сопряжена со сложностями, так как опухоль прорастала в прилегающие сосуды. Однако мы успешно с этим справились», — рассказал Лаврентий Алексеевич Дьяков, заведующий отделением рентгенохирургических методов диагностики и лечения:

В ходе проведения внутриартериальную регионарной химиотерапии, хирурги через небольшой прокол на бедре ввели в сосудистое русло пациентки микрокатетер и под контролем рентгеноборудованиядовели его до самой опухоли. Именно в место сосредоточения опухоли был введен химиотерапевтический препарат. Отметим, что на сегодняшний день лишь немногие медицинские центры мира могут проводить подобные операции.

Прошел почти месяц после операции, пациентка чувствует себя хорошо, приехала на обследование и продолжение лечения.

«Для меня заболевание стало полной неожиданностью. Мне 63 года, и я всегда вела здоровый образ жизни: занималась спортом, никогда не употребляла алкоголь, у меня дробное питание, я исключаю из питания жирное и острое. И когда я почувствовала сосущую боль в солнечном сплетении я сразу обратилась к врачу. После обследования было выявлено это заболевание. Да это было неожиданно, но не пугающе. Сейчас 21 век, медицина с каждым годом меняется, приходят новые прогрессивные методики. Мне повезло, что я смогла встретиться с Лаврентием Алексеевичем Дьяковым, который выполнил мне этот вариант лечения, что я оказалась в надежных руках врачей химиотерапевтического отделения №1 Медицинского города, которым руководит Илларион Александрович Филиппов, моего доктора Шелкоплясовой Татьяны Владимировны, которые предложили мне инновационное лечение. Они вселили в меня уверенность, предоставили выбор лечения. И я согласилась. Нам всем кажется, что мы еще и не жили по настоящему, настоящая жизнь еще только впереди. Вот и мне – 63 года, а я думаю, что у меня еще все впереди!», — поделилась Светлана Петровна.

12 фактов о поджелудочной железе

Вы могли бы жить без поджелудочной железы, но это было бы нелегко. Во-первых, вам нужно будет делать себе инъекции инсулина каждый день, потому что у вас разовьется диабет. Также потребуется помощь ферментных таблеток, чтобы помочь вам переваривать пищу. Ясно, что поджелудочная железа длиной 6 дюймов, расположенная за животом, выполняет важные функции — и поэтому такие болезни, как рак поджелудочной железы и панкреатит, часто бывают такими разрушительными.Вот еще несколько важных фактов о поджелудочной железе.

1.

Поджелудочная железа означает «вся плоть» по-гречески.

Около 300 г. до н. Э. Хирург в Древней Греции по имени Герофил стал первым человеком, официально описавшим поджелудочную железу как железу. Однако орган получил свое название только 400 лет спустя, когда другой греческий хирург и анатом по имени Руфос назвал его pankreas , что означает «вся плоть» — возможно, из-за отсутствия костей или хрящей.(Множественное число от поджелудочной железы — pancreata или pancreases ). Позже, в 16 веке, люди начали называть блюдо из поджелудочной железы теленка или баранины «сладким хлебом». Это название, возможно, происходит от bræd , древнеанглийского слова, означающего «плоть».

2. Поджелудочная железа имеет головку и хвост.

Поджелудочная железа состоит из четырех основных частей: головы, шеи, тела и хвоста. Самая широкая часть — это головка, которая прикрепляется к первой части тонкой кишки, известной как двенадцатиперстная кишка.В случаях опухоли поджелудочной железы обычно поражается голова. Однако, согласно одному исследованию 2008 года, люди с опухолями в теле или хвосте поджелудочной железы имели более низкие показатели выживаемости, чем люди с раком в головке поджелудочной железы.

3. Человек, открывший проток поджелудочной железы, мог быть убит за свою работу.

Проток поджелудочной железы — это крошечная трубка, которая проходит по всей длине поджелудочной железы и переносит пищеварительные соки в двенадцатиперстную кишку. Хотя древние греки знали о поджелудочной железе, ее функция и анатомия не были полностью поняты на протяжении веков.Ситуация начала меняться в 1642 году, когда немецкий анатом Иоганн Георг Вирсунг обнаружил проток поджелудочной железы после вскрытия человека, повешенного за убийство. Он назвал его «проток Вирсунга» в честь себя, что, возможно, расстроило некоторых людей. Вирсунг был убит в следующем году якобы из-за разногласий относительно того, кто на самом деле обнаружил проток.

4. Он функционирует как эндокринная, так и как экзокринная железа.

Хотя пища никогда не попадает в поджелудочную железу, этот орган играет ключевую роль в пищеварении.Он производит панкреатическую жидкость, которая по протоку поджелудочной железы поступает в двенадцатиперстную кишку. Попадая в пищеварительный тракт, ферменты в жидкости помогают расщеплять жиры, белки и углеводы. Посылая вещество по протокам к другим частям тела, оно функционирует как экзокринная железа. В то же время он также функционирует как эндокринная железа, выделяя два гормона непосредственно в кровоток, чтобы контролировать уровень сахара в крови. Инсулин высвобождается, когда у вас слишком много сахара, а глюкагон высвобождается, когда вам не хватает сахара.

5. Поджелудочная железа может «вкусить» сахар.

В поджелудочной железе есть вкусовые рецепторные клетки, которые позволяют ей ощущать присутствие сахара. Он также может «пробовать» искусственные подсластители. Однако, в отличие от вкусовых рецепторов на нашем языке, он не передает эти ощущения обратно в мозг. Вместо этого эта сенсорная информация помогает поджелудочной железе сбалансировать гормоны и поддерживать здоровый уровень глюкозы в организме.

6. Диабет — результат повреждения клеток поджелудочной железы.

По причинам, остающимся научной загадкой, у людей с диабетом 1 типа есть иммунная система, которая атакует продуцирующие инсулин клетки в их поджелудочной железе.Это препятствует выработке клетками инсулина, и без инсулина другие клетки не могут получить доступ к глюкозе в кровотоке для получения энергии. Затем сахар нездорово накапливается в кровотоке. С другой стороны, люди с диабетом 2 типа все еще могут вырабатывать некоторое количество инсулина, но этого недостаточно. Их клетки становятся устойчивыми к инсулину (часто в результате ожирения), что вызывает накопление глюкозы в кровотоке.

7. Поджелудочная железа может сама себя переваривать.

Панкреатит относится к воспалению поджелудочной железы, но, что более тревожно, на самом деле происходит то, что пищеварительные ферменты в железе не работают и «переваривают саму поджелудочную железу», согласно Medline Plus.Чаще всего причиной заболевания является чрезмерное употребление алкоголя, но другие причины могут включать камни в желчном пузыре, муковисцидоз или высокий уровень жиров или кальция в крови. Большинство людей с острым панкреатитом попадают в больницу, и часто он проходит через пару дней. Хронический панкреатит может привести к более серьезным осложнениям.

8. Укусы скорпиона могут вызвать панкреатит.

Яд бразильского скорпиона, Tityus serrulatus , может вызывать панкреатит, согласно исследователям из Университета штата Северная Каролина.Один конкретный фермент в яде атакует определенные белки в железе, что ухудшает функции клеток поджелудочной железы и приводит к воспалению. В отдельном исследовании родственного вида ( T. stigmurus ) исследователи обнаружили, что «острый панкреатит, вызванный скорпионом, обычно носит временный характер [и] самоограничивается … но он может прогрессировать до геморрагического панкреатита и привести к смерти».

9. Рут Бейдер Гинзбург победила все шансы и пережила рак поджелудочной железы.

Через десять лет после выздоровления от рака толстой кишки Рут Бадер Гинзбург получила плохие новости после планового осмотра в 2009 году: у нее рак поджелудочной железы.К счастью, хирурги смогли удалить опухоль, и в свои 85 лет Гинзбург стал старейшим судьей в Верховном суде США. Однако большинству людей с раком поджелудочной железы повезло меньше. Хотя он менее распространен, чем рак кожи, груди и простаты, он является одним из самых смертоносных. По данным Американского онкологического общества, всего 8 процентов пациентов с раком поджелудочной железы в США живут дольше пяти лет.

Джеймс Клири, онколог из онкологического института Дана-Фарбер в Бостоне, говорит, что на ранних стадиях заболевание очень сложно обнаружить.«Причина, по которой рак поджелудочной железы так трудно выявлять, — это номер один, это быстро развивающийся рак, который может очень быстро расти», — говорит он Mental Floss. «И во-вторых, он может расти в месте, где у вас не будет никаких симптомов, пока не станет слишком поздно». В некоторых случаях рак может начаться в поджелудочной железе и распространиться на печень или подкладку брюшной полости без каких-либо симптомов.

10. Хирургия поджелудочной железы — это очень сложно.

Иногда пациенты с раком поджелудочной железы подвергаются сложной операции, называемой процедурой Уиппла, которая включает удаление головки поджелудочной железы, части тонкой кишки, желчного пузыря и желчного протока, а иногда и части желудка.Однако очень немногие люди с раком поджелудочной железы являются кандидатами на операцию, даже если рак еще не распространился на соседние органы. Это потому, что раковые клетки иногда окружают важные кровеносные сосуды, что, по словам Клири, делает эту область «сложной для операции». «Поджелудочная железа играет действительно важную роль в пищеварении, и поэтому она находится очень близко к нескольким важным кровеносным сосудам, а также к желудку и тонкому кишечнику», — говорит он.

11. Есть генетические компоненты рака поджелудочной железы.

По словам Клири, более 90 процентов случаев рака поджелудочной железы связаны с мутацией гена KRAS, который также является причиной примерно половины всех случаев рака у человека. Однако еще не изобретено лекарство, которое отключало бы этот конкретный ген. «Поиск способа сделать лекарство, способное успешно воздействовать на KRAS, является одним из святых Граалей онкологии, — говорит Клири. — Это настолько большое значение для онкологии, что Нобелевская премия может быть присуждена тому, кто знает, как сделать эффективную таргетную терапию KRAS. .«

Мутации генов репарации ДНК встречаются почти в 20% случаев рака поджелудочной железы. Некоторые из этих мутировавших генов, такие как BRCA1 и BRCA2, могут передаваться в семьях. Вот почему в некоторых семьях есть несколько членов, которые в конечном итоге страдают от рака поджелудочной железы. Джимми Картер, например, потерял отца, брата и двух сестер из-за рака поджелудочной железы. У его матери был рак груди, который переместился в поджелудочную железу. Ингибиторы PARP (препараты, блокирующие определенный фермент) использовались для нацеливания на гены репарации ДНК при раке груди и яичников, и теперь есть надежда, что они также могут быть эффективными при лечении рака поджелудочной железы.

12. Агрессивная форма химиотерапии помогает больным раком поджелудочной железы жить дольше.

Режим химиотерапии под названием FOLFIRINOX позволил значительно улучшить лечение пациентов с раком поджелудочной железы с тех пор, как он был введен в 2010 году в качестве лечения пациентов с метастатическим заболеванием. До 2010 года «очень и очень редко можно было увидеть человека с метастатическим раком, живущего дольше одного года», — говорит Клири. С FOLFIRNOX нередко можно увидеть пациентов с метастатическим раком поджелудочной железы, живущих два года.Огромный шаг вперед был сделан в июне 2018 года, когда исследователи из Франции обнаружили, что введение FOLFIRINOX после операции может увеличить выживаемость в среднем на 20 месяцев по сравнению со стандартной химиотерапией. В настоящее время исследователи проводят испытания, чтобы выяснить, можно ли эффективно вводить FOLFIRINOX перед операцией. Учитывая, что большинство пациентов не имеют права на хирургическое вмешательство при постановке диагноза, предоперационный FOLFIRINOX может уменьшить опухоль поджелудочной железы и увеличить количество пациентов, которые могут безопасно пройти операцию.

Протеом человека в поджелудочной железе

Поджелудочная железа — сложный орган, выполняющий как экзокринную, так и эндокринную функции. Экзокринный компартмент включает железистые клетки, которые секретируют ферменты в желудочно-кишечный тракт для переваривания принятой пищи. Эндокринная функция поджелудочной железы основана на диффузно распространенных эндокринных клетках поджелудочной железы, также известных как островки Лангерганса, которые включают типы эндокринных клеток, которые секретируют инсулин и другие гормоны.Анализ транскриптома показывает, что 74% (n = 14490) всех белков человека (n = 19670) экспрессируются в поджелудочной железе, и 422 из этих генов демонстрируют повышенную экспрессию в поджелудочной железе по сравнению с другими типами тканей.

  • 422 повышенных гена
  • 64 обогащенных гена
  • 93 группы обогащенных генов
  • Поджелудочная железа имеет наибольшую групповую экспрессию генов, общих с мозгом, кишечником и печенью

Транскриптом поджелудочной железы

Анализ транскриптома поджелудочной железы может быть визуализирован в отношении специфичности и распределения транскрибируемых молекул мРНК (рис. 1).Специфичность показывает количество генов с повышенной или не повышенной экспрессией в поджелудочной железе по сравнению с другими тканями. Повышенное выражение включает три подкатегории типа повышенного выражения:

  • Ткань обогащена: уровень мРНК в поджелудочной железе по крайней мере в четыре раза выше по сравнению с любыми другими тканями.
  • Обогащенная группа: по крайней мере, в четыре раза выше средний уровень мРНК в группе из 2-5 тканей по сравнению с любой другой тканью.
  • Улучшенная ткань: по крайней мере, в четыре раза выше уровень мРНК в поджелудочной железе по сравнению со средним уровнем во всех других тканях.

Распределение, с другой стороны, визуализирует, сколько генов имеет или не имеет обнаруживаемых уровней (NX≥1) транскрибированных молекул мРНК в поджелудочной железе по сравнению с другими тканями. Как видно из таблицы 1, все гены, повышенные в поджелудочной железе, классифицируются как:

  • Обнаружено в одиночном: обнаружено в отдельной ткани
  • Обнаружен в некоторых: Обнаружен более чем в одной, но менее чем в одной трети тканей
  • Обнаружен во многих: обнаружен как минимум в трети, но не во всех тканях
  • Обнаружен во всех: Обнаружен во всех тканях

Рисунок 1.(A) Распределение всех генов по пяти категориям на основе специфичности транскриптов в поджелудочной железе, а также во всех других тканях. (B) Распределение всех генов по шести категориям на основе обнаружения транскриптов (NX≥1) в поджелудочной железе, а также во всех других тканях.

Как показано на рисунке 1, 422 гена демонстрируют некоторый уровень повышенной экспрессии в поджелудочной железе по сравнению с другими тканями. Три категории генов с повышенной экспрессией в поджелудочной железе по сравнению с другими органами показаны в таблице 1.В таблице 2 определены 12 генов с наибольшим обогащением в поджелудочной железе.

Таблица 1. Количество генов в подразделяемых категориях повышенной экспрессии в поджелудочной железе.

Распространение в 37 тканях
Обнаружено в одиночку Обнаружено в некоторых Обнаружено во многих Обнаружено во всех Всего

Специфичность

Обогащенная ткань 9 44 8 3 64
Обогащенная группа 0 55 32 6 93
Улучшенная ткань 3 67 122 73 265
Итого 12 166 162 82 422

Таблица 2.12 генов с наивысшим уровнем экспрессии в поджелудочной железе. «Тканевое распределение» описывает обнаружение транскрипта (NX≥1) в поджелудочной железе, а также во всех других тканях. «мРНК (ткань)» показывает уровень транскрипта в поджелудочной железе в виде значений NX. «Оценка тканевой специфичности (TS)» соответствует кратному изменению между уровнем экспрессии в поджелудочной железе и ткани со вторым по величине уровнем экспрессии.

Джин Описание Распределение тканей мРНК (ткань) Оценка тканевой специфичности
CTRB2 химотрипсиноген B2 Обнаружен в одиночном 3761.5 5240
CPA1 карбоксипептидаза A1 Обнаружен в некоторых 3541,6 3231
PNLIPRP1 белок, связанный с липазой поджелудочной железы 1 Обнаружен в одиночном 516,5 2629
CTRB1 химотрипсиноген B1 Обнаружен в одиночном 1908,8 2272
CELA3A член семейства химотрипсиноподобных эластаз 3A Обнаружен в некоторых 2541.2 2051
PNLIP липаза поджелудочной железы Обнаружен в некоторых 3207,8 1895
PRSS1 сериновая протеаза 1 Обнаружен в некоторых 3057,4 1708
CELA2A член семейства химотрипсиноподобных эластаз 2A Обнаружен в некоторых 2376,3 1559
CLPS колипаза Обнаружен в некоторых 4260.9 1551
PLA2G1B фосфолипаза А2 группа IB Обнаружен в некоторых 2360,6 933
PRSS2 сериновая протеаза 2 Обнаружен в некоторых 6267,9 708
SYCN синколлин Обнаружен в некоторых 1347,2 681

Повышенная экспрессия белков поджелудочной железы

Углубленный анализ повышенных генов в поджелудочной железе с использованием профилей белков на основе антител позволил нам визуализировать паттерны экспрессии этих белков в различных компартментах, включая островки Лангерганса, экзокринные железы и протоки.

Белки, специфически экспрессируемые в островковых клетках поджелудочной железы

Островковые клетки составляют 2% поджелудочной железы и отвечают за поддержание постоянного уровня глюкозы в крови, секретируя гормоны, регулирующие поглощение и высвобождение глюкозы. Примеры белков, экспрессируемых в островковых клетках, включают INS, который секретируется после повышенных уровней глюкозы в крови и стимулирует захват глюкозы при связывании рецептора инсулина, и GCG, который вызывает противоположный эффект за счет повышения уровня глюкозы в крови.Другой важный белок — IAPP, гормон, который регулирует метаболизм глюкозы и действует как сигнал насыщения.


INS
GCG
IAPP

Белки, специфически экспрессируемые в экзокринных железистых клетках поджелудочной железы

Экзокринная часть поджелудочной железы в основном состоит из экзокринных железистых клеток и протоковых клеток. Основная функция экзокринных железистых клеток — вырабатывать пищеварительные ферменты и богатую хлоридом жидкость для транспортировки ферментов.Примеры белков, экспрессируемых в экзокринных железистых клетках, включают AMY2A и CELA3A, оба участвующие в ферментативном переваривании белков и липидов. Другой пример — CPA1, участвующий в ингибировании ранней активации секретируемых проферментов.


AMY2A
CELA3A
CPA1

Белки, специфически экспрессируемые в протоковых клетках поджелудочной железы

Ферменты, секретируемые экзокринными железистыми клетками, транспортируются через протоковую систему поджелудочной железы, которая ведет в двенадцатиперстную кишку.Эпителий протоков выделяет жидкость, богатую бикарбонатом, для регулирования pH. Одним из примеров белка, экспрессируемого в протоковых клетках, является SCTR, который участвует в регуляции секреции бикарбонатов и электролитов поджелудочной железой. Другие гены, обнаруженные в протоках поджелудочной железы, — это CFTR, переносчик ионов, и DCDC2, белок, связывающий тубулин и стимулирующий его полимеризацию.


SCTR
CFTR
DCDC2

Экспрессия гена разделяется между поджелудочной железой и другими тканями

В поджелудочной железе экспрессируется 93 гена, обогащенных группами.Обогащенные группы гены определяются как гены, показывающие в 4 раза более высокий средний уровень экспрессии мРНК в группе из 2-5 тканей, включая поджелудочную железу, по сравнению со всеми другими тканями.

Чтобы проиллюстрировать связь ткани поджелудочной железы с другими типами тканей, был создан сетевой график, отображающий количество генов с общей экспрессией между различными типами тканей.

Рис. 2. Интерактивный сетевой график обогащенных и группированных генов поджелудочной железы, связанных с их соответствующими обогащенными тканями (серые круги).Красные узлы представляют количество генов, обогащенных поджелудочной железой, а оранжевые узлы представляют количество генов, обогащенных группой. Размеры красных и оранжевых узлов связаны с количеством генов, отображаемых в узле. На каждый узел можно щелкнуть, и в результате отображается список всех обогащенных генов, связанных с выделенными краями. Сеть ограничена группировкой обогащенных генов в комбинациях до 4 тканей, но полученные списки показывают полный набор групповых обогащенных генов в конкретной ткани.

Печень разделяет экспрессию генов, обогащенных группой, со многими другими тканями. Одним из примеров является GATM, митохондриальный фермент, который участвует в биосинтезе креатина и экспрессируется в основном в поджелудочной железе, печени и почках.


ГАТМ — поджелудочная железа
ГАТМ — печень
ГАТМ — почка

Поджелудочная железа разделяет повышенную экспрессию четырех генов с слюнной железой, органом, экзокринная функция которого сильно коррелирует с экзокринной поджелудочной железой.Одним из них является BHLHA15, фактор транскрипции, регулирующий функцию и стабильность ацинарных клеток.


BHLHA15 — поджелудочная железа
BHLHA15 — слюнная железа

Литостатин-1-альфа (REG1A), также известный как регенерирующий островковый белок 1-альфа, экспрессируется в экзокринной части поджелудочной железы и, как полагают, важен для регенерации островковых клеток. REG1A — это ткань, обогащенная поджелудочной железой, но также экспрессирующаяся в тонком кишечнике и двенадцатиперстной кишке.


REG1A — поджелудочная железа
REG1A — тонкий кишечник
REG1A — двенадцатиперстная кишка

Поджелудочная железа представляет собой смешанную экзокринную / эндокринную железу с двойной функцией, необходимой для поддержания физиологического уровня глюкозы в крови и для переваривания принятой пищи. Основными типами клеток, которые выполняют эти разнообразные функции, являются экзокринные клетки, отвечающие за хранение ферментов, и клетки островков Лангерганса, синтезирующие различные гормоны.

Экзокринный компонент состоит из долек ацинусов, которые выделяют свои секреты в протоки все большего размера, которые в конечном итоге сливаются с основным протоком поджелудочной железы, который заканчивается в двенадцатиперстной кишке. Ацинарные клетки пирамидальной формы заполнены гранулами эозинофильного зимогена.

Островки Лангерганса, которые составляют 1-2% клеточной массы поджелудочной железы взрослого человека, представляют собой эндокринный компонент поджелудочной железы. Островки представляют собой круглые компактные структуры с высокой васкуляризацией и разреженной соединительной тканью.Основными типами клеток островков являются бета-клетки, отвечающие за выработку инсулина, альфа-клетки, отвечающие за секрецию глюкагона, дельта-клетки, отвечающие за секрецию соматостатина, и клетки РР — клетки, секретирующие полипептид поджелудочной железы.

Используя световую микроскопию и иммуноокрашивание, мы можем детально изучить и визуализировать сложность поджелудочной железы. На видео ниже показано расположение инсулина, локализованного в бета-клетках островков Лангерганса, зеленым цветом, а нервы, окружающие кровеносные сосуды, показаны красным.Полная версия видео находится здесь.

Гистологию поджелудочной железы человека, включая подробные изображения и информацию, можно просмотреть в гистологическом словаре белкового атласа.

Здесь описаны и охарактеризованы гены, кодирующие белок, экспрессируемые в поджелудочной железе, вместе с примерами иммуногистохимически окрашенных срезов ткани, которые визуализируют соответствующие паттерны экспрессии белков генов с повышенной экспрессией в поджелудочной железе.


Профилирование транскриптов было основано на сочетании трех наборов данных транскриптомики (HPA, GTEx и FANTOM5), что соответствует в общей сложности 9332 образцам из 113 различных типов нормальных тканей человека. Окончательное согласованное значение нормализованной экспрессии (NX) для каждого типа ткани использовалось для классификации всех генов в соответствии с тканеспецифической экспрессией на две разные категории на основе специфичности или распределения.

Uhlén M et al., Тканевая карта протеома человека. Science (2015)
PubMed: 25613900 DOI: 10.1126 / science.1260419

Yu NY et al., Дополнение характеристики ткани путем интеграции профилей транскриптомов из Атласа белков человека и консорциума FANTOM5. Nucleic Acids Res. (2015)
PubMed: 26117540 DOI: 10.1093 / nar / gkv608

Fagerberg L et al., Анализ тканеспецифической экспрессии человека путем полногеномной интеграции транскриптомики и протеомики на основе антител. Mol Cell Proteomics. (2014)
PubMed: 24309898 DOI: 10.1074 / mcp.M113.035600

Danielsson A et al., Протеом поджелудочной железы человека, определенный с помощью транскриптомики и профилирования на основе антител. PLoS One. (2014)
PubMed: 25546435 DOI: 10.1371 / journal.pone.0115421

Гистологический словарь — поджелудочная железа

Инсулин, глюкагон и пищеварительные соки

Позади желудка и в задней части живота находится поджелудочная железа в форме головастика длиной шесть дюймов.Поджелудочная железа от головы до хвоста проходит через брюшную полость. Головка (широкая часть поджелудочной железы) основана там, где желудок встречается с двенадцатиперстной кишкой (первая часть тонкой кишки).

Поджелудочная железа в контексте. Изображение из Атласа анатомии человека.

Поджелудочная железа — это дополнительный орган пищеварения, состоящий из небольших железистых скоплений эпителиальных клеток. Он имеет решающее значение для преобразования пищи в топливо для клеток организма и содержит как эндокринные, так и экзокринные клетки желез.

Эндокринные и экзокринные функции поджелудочной железы

Экзокринные клетки поджелудочной железы вырабатывают ферменты, которые в сочетании с электролитами и водой становятся частью пищеварительной жидкости, называемой панкреатическим соком. Он переносится сетью протоков поджелудочной железы к тонкому кишечнику. Сок способствует пищеварению, поскольку помогает расщеплять углеводы, жиры и белки. Ежедневно вырабатывается около 1200-1500 мл панкреатического сока!

Поджелудочная железа (вид сзади), ее протоки и двенадцатиперстная кишка.Изображение из Атласа анатомии человека.

Поджелудочная железа также содержит около миллиона островков поджелудочной железы (или островков Лангерганса), которые представляют собой скопления клеток, продуцирующих гормоны. Островки содержат две основные популяции клеток, продуцирующих гормоны: альфа-клетки, синтезирующие глюкагон, и бета-клетки, синтезирующие инсулин. Эти клетки выделяют глюкагон или инсулин во время голодания и сытости и могут определять, когда организму нужна пища, а когда нет.

Инсулин и глюкагон

Инсулин и глюкагон — пара гормонов, регулирующая уровень глюкозы.


Инсулин:

Инсулин секретируется при высоком уровне глюкозы в крови. Он сигнализирует клеткам, что нужно поглощать глюкозу и преобразовывать ее в энергию или другие вещества, такие как гликоген или жиры, а также способствует синтезу белка и хранению жира.

Его действие наиболее заметно после еды. Его основная задача — снизить уровень глюкозы в крови (одновременно влияя на метаболизм жиров и белков), и это происходит тремя способами:

  • Он увеличивает мембранный транспорт глюкозы в клетки организма и способствует хранению жира в жировых клетках и гликогена в мышечных клетках
  • Он предотвращает расщепление гликогена до глюкозы (в мышцах)
  • Предотвращает превращение аминокислот в глюкозу

Бета-клетки снижают секрецию инсулина, когда уровень глюкозы и других питательных веществ в крови падает по мере их поглощения организмом.


Глюкагон:

Снижение уровня глюкозы (и повышение уровня аминокислот) активирует альфа-клетки, чтобы секретировать глюкагон. Это чрезвычайно мощный гормон — одна молекула может вызвать выброс 100 миллионов молекул глюкозы в кровь!

Основное внимание глюкагона уделяется печени, где он способствует следующему:

  • Расщепление гликогена на глюкозу
  • Синтез глюкозы из молочной кислоты и неуглеводных молекул
  • Высвобождение глюкозы в кровь из клеток печени, вызывающее повышение уровня глюкозы в крови

Альфа-клетки снижают секрецию глюкагона при повышении уровня глюкозы и инсулина в крови.

Патологии поджелудочной железы

Поджелудочная железа может быть довольно проблемной. Когда уровень инсулина нарушается, это может привести к распространенному заболеванию, называемому сахарным диабетом (СД).

Есть два типа состояния, которое возникает в зависимости от того, есть ли гипосекреция или гипоактивность инсулина. Диабет первого типа возникает, когда организм не вырабатывает достаточно инсулина. Диабет второго типа возникает, когда клетки становятся устойчивыми к инсулину, что в конечном итоге может привести к снижению уровня инсулина.В обоих случаях уровень сахара в крови остается высоким. Когда уровень глюкозы в крови повышается, гипергликемические гормоны (например, глюкагон) не выделяются, а когда уровень глюкозы становится чрезмерным, реакция организма становится не такой приятной.

Тошнота часто бывает первым симптомом. Это активирует реакцию борьбы или бегства, заставляя организм действовать так, как если бы он находился в состоянии голодания, а затем производить еще больше глюкозы. Организм не знает, что делать со всей этой глюкозой, и в конечном итоге прибегает к удалению лишней глюкозы с мочой.Длительный высокий уровень сахара в крови также может повредить сетчатку, что приведет к таким заболеваниям, как диабетическая ретинопатия.

Когда глюкоза не может попасть в клетки организма, это вызывает высокий уровень жирных кислот в крови. Это состояние, известное как липидемия. Когда кетоны жирных кислот или кетоновые тела (кислотные органические соединения) накапливаются в крови, pH крови снижается, в результате чего кетоновые тела выходят (снова) через мочу, потому что, очевидно, это способ организма избежать своих проблем. Это состояние называется кетоацидозом, которое в тяжелой форме опасно для жизни.

Другое распространенное заболевание, панкреатит, — это воспаление поджелудочной железы, вызванное накоплением ферментативного сока, который заставляет этот орган по существу переваривать себя (фу). Состояние проявляется в двух формах: хронической или острой. Острый панкреатит возникает внезапно и обычно является результатом употребления алкоголя, камней в желчном пузыре, реакции на лекарства, инфекций или травм. Если не лечить, это может быть опасно для жизни, но при правильном уходе вполне вероятно полное выздоровление.

Поджелудочная железа, печень, желчный пузырь и протоки.Изображение из Атласа анатомии человека.

Хронический панкреатит возникает, когда состояние поджелудочной железы постепенно ухудшается, и обычно является результатом злоупотребления алкоголем, но также может быть наследственным или результатом муковисцидоза.

Некоторые люди рождаются с состоянием, называемым делением поджелудочной железы: когда две части поджелудочной железы (брюшной проток и дорсальный проток) не сливаются вместе, как правило, во время развития в утробе матери. Симптомы обычно не связаны с делением поджелудочной железы, хотя в редких случаях у некоторых может наблюдаться тошнота, рвота, боль в животе или острый / хронический панкреатит.Для тех, у кого нет никаких симптомов, в лечении нет необходимости, но для тех, у кого есть симптомы, может потребоваться хирургическая процедура.

Рак поджелудочной железы, пожалуй, самая страшная патология поджелудочной железы. Заболевание возникает при образовании злокачественной опухоли в любом отделе поджелудочной железы.

Аденокарцинома поджелудочной железы является наиболее распространенной формой рака поджелудочной железы и возникает в экзокринной ткани. Этот тип рака поджелудочной железы является результатом аномального роста клеток, выстилающих стенки протока поджелудочной железы.

Эндокринные опухоли, как бы они ни были необычны, начинаются в островковых клетках поджелудочной железы. Это может вызвать дополнительные проблемы, поскольку это клетки, вырабатывающие гормоны, которые могут вызывать выработку гормонов самой опухолью. Эндокринные опухоли, которые производят чрезмерное количество гормонов, называются нейроэндокринными опухолями (поскольку эндокринные железы не теряют функциональность).

Также происходящие из клеток островков поджелудочной железы, инсулиномы производят чрезмерное количество инсулина, вызывая низкий уровень сахара в крови.Эти опухоли обычно доброкачественные и вызывают незначительные симптомы, такие как головокружение, усталость, слабость или голод. Опухоли обычно требуют хирургического удаления, но они относительно легкие по сравнению с другими опухолями поджелудочной железы.

Лечение рака поджелудочной железы во многом зависит от стадии заболевания, общего состояния здоровья пациента и конкретных характеристик рака. У пациентов обычно есть множество вариантов лечения, таких как химиотерапия, лучевая терапия, хирургия и паллиативная помощь.

Итак, постарайтесь сохранить свою поджелудочную железу счастливой и здоровой, не употребляя ничего потенциально вредного. Вместо этого, в следующий раз, когда вы проголодаетесь, поблагодарите свою поджелудочную железу и эти драгоценные гормоны за то, что они дали вам веский повод поесть! От голода до сытости ваша поджелудочная железа подсказывает вам, когда нужно набивать себе голову глупо, а может быть, расслабиться с начо.


Не забудьте подписаться на блог Visible Body , чтобы узнать больше об анатомии!

Вы инструктор? У нас есть отмеченные наградами 3D-продукты и ресурсы для вашего курса анатомии и физиологии! Подробнее здесь.


Дополнительные источники:

Факты о поджелудочной железе для детей

Краткие сведения для детей

Поджелудочная железа
Анатомия поджелудочной железы
Латиница Поджелудочная железа
Артерия Нижняя панкреатодуоденальная артерия, передняя верхняя панкреатодуоденальная артерия, задняя верхняя панкреатодуоденальная артерия, селезеночная артерия
Жила Панкреатодуоденальные вены, вены поджелудочной железы
Нерв Панкреатическое сплетение, чревные ганглии, блуждающий нерв
Лимфа Селезеночные лимфатические узлы, чревные лимфатические узлы и верхние брыжеечные лимфатические узлы
Прекурсор Почки поджелудочной железы

Поджелудочная железа — это орган, вырабатывающий гормоны и ферменты, помогающие пищеварению.Поджелудочная железа помогает расщеплять углеводы, жиры и белки. Поджелудочная железа находится за желудком с левой стороны тела человека.

Часть поджелудочной железы, вырабатывающая гормоны, называется островками Лангерганса. Островки Лангерганса составляют небольшую часть (2%) от общего количества клеток поджелудочной железы. Островки Лангерганса меняют химический состав, который они производят, в зависимости от того, сколько других химических веществ уже находится в крови. Итак, поджелудочная железа поддерживает баланс химических веществ в организме.Если островки Лангерганса перестанут работать, человек заболеет диабетом. Врачи экспериментируют с извлечением островков клеток Лангерганса из тела донора и помещением их в поджелудочную железу человека с диабетом, чтобы выздороветь.

Поджелудочная железа принадлежит к двум системам организма: пищеварительной системе за ее роль в расщеплении питательных веществ и эндокринной системе за выработку гормонов.

Гормоны

Поджелудочная железа выделяет эти гормоны:

  • Инсулин (, снижающий количество глюкозы или сахара в крови )
  • Глюкагон (, который увеличивает количество глюкозы в крови )
  • Соматостатин (, снижающий выработку инсулина и глюкагона )

Пищеварительные ферменты

Поджелудочная железа выделяет множество различных ферментов, помогающих пищеварению:

Структура

1. Желчные протоки : 2. Внутрипеченочные желчные протоки, 3. Левый и правый печеночные протоки, 4. Общий печеночный проток, 5. Пузырный проток, 6. Общий желчный проток, 7. Ампула Фатера, 8. Большой дуоденальный сосочек
9. Желчный пузырь, 10–11. Правая и левая доли печени. 12. Селезенка.
13. Пищевод. 14. Желудок. 15. Поджелудочная железа : 16. Добавочный проток поджелудочной железы, 17. Проток поджелудочной железы.
18. Тонкая кишка : 19. Двенадцатиперстная кишка, 20. Тощая кишка
21–22.Правая и левая почки.
Передняя граница печени приподнята (коричневая стрелка).

Поджелудочная железа — это орган, который у человека расположен в верхней левой части живота. У взрослых он составляет около 12–15 сантиметров (4,7–5,9 дюйма) в длину, имеет дольчатую форму и имеет лососевый цвет.

Анатомически поджелудочная железа делится на головку , шейку , тело и хвост . Поджелудочная железа простирается от внутренней кривизны двенадцатиперстной кишки, где голова окружает два кровеносных сосуда, верхнюю брыжеечную артерию и вену.Самая длинная часть поджелудочной железы, тело, тянется за желудком, а хвост поджелудочной железы заканчивается рядом с селезенкой.

Два протока, главный проток поджелудочной железы и дополнительный проток поджелудочной железы меньшего размера, проходят через тело поджелудочной железы, соединяясь с общим желчным протоком возле небольшого баллона, называемого ампулой Фатера. Окруженный мышцей, сфинктером Одди, он открывается в нисходящую часть двенадцатиперстной кишки.

Форма

Головка поджелудочной железы находится в пределах кривизны двенадцатиперстной кишки и обвивает верхнюю брыжеечную артерию и вену.Справа находится нисходящая часть двенадцатиперстной кишки, а между ними проходят верхняя и нижняя панкреатодуоденальные артерии. Сзади находится нижняя полая вена, а впереди — брюшная оболочка и поперечная ободочная кишка.

На затылке появляется небольшой крючковатый отросток, который доходит до задней части верхней брыжеечной вены и заканчивается у верхней брыжеечной артерии. Верхняя брыжеечная артерия проходит перед левой половиной через крючковидный отросток; верхняя брыжеечная вена идет вверх по правой стороне артерии и за шеей соединяется с селезеночной веной, образуя воротную вену.

Тело поджелудочной железы идет от головы, разделенное короткой шейкой. Шея около 2 см (0,79 дюйма) в ширину и находится перед воротной веной. Гастродуоденальная артерия и передняя верхняя панкреатодуоденальная артерия проходят перед железой и начинаются там, где шея встречается с головкой поджелудочной железы. Шея лежит в основном за привратником желудка.

Тело — это самая большая часть поджелудочной железы, расположенная в основном за желудком. Он имеет треугольное поперечное сечение, с концом около верхней части поджелудочной железы и основанием внизу.Брюшина находится на передней и нижней поверхностях поджелудочной железы. Позади поджелудочной железы находятся несколько кровеносных сосудов, включая аорту, селезеночную вену и левую почечную вену, а также некоторые из верхней брыжеечной артерии. Под телом поджелудочной железы находится часть тонкой кишки, а именно последняя часть двенадцатиперстной кишки и тощая кишка, с которой она соединяется, а также поддерживающая связка двенадцатиперстной кишки, которая проходит между этими двумя. Перед поджелудочной железой находится поперечная ободочная кишка.

Поджелудочная железа сужается к хвосту, который находится рядом с селезенкой. Обычно он составляет 1,3–3,5 см (0,51–1,38 дюйма) в длину и располагается между слоями связки между селезенкой и левой почкой. Селезеночная вена, которая также проходит за телом поджелудочной железы, проходит за хвостом поджелудочной железы.

Кровоснабжение

Поджелудочная железа имеет богатое кровоснабжение с сосудами, берущими свое начало как ветви чревной артерии и верхней брыжеечной артерии.Селезеночная артерия проходит по верхнему краю поджелудочной железы и снабжает левую часть тела и хвост поджелудочной железы через ее ветви поджелудочной железы, самая большая из которых называется большой панкреатической артерией. Верхняя и нижняя панкреатодуоденальные артерии проходят по передней и задней поверхностям головки поджелудочной железы на границе с двенадцатиперстной кишкой. Они снабжают головку поджелудочной железы. Эти сосуды берут начало и соединяются (анастомозируют) посередине.

Тело и шейка поджелудочной железы впадают в селезеночную вену, которая находится за поджелудочной железой.Голова впадает в верхнюю брыжеечную и воротную вены и окутывает их. Поджелудочная железа стекает в лимфатические сосуды, которые проходят вдоль ее артерий. Эти лимфатические сосуды стекают в основном в панкреатико-селезеночные узлы, а некоторые — в лимфатические узлы, расположенные перед аортой.

Картинки для детей

  • Схема, иллюстрирующая развитие поджелудочной железы от дорзальной и вентральной зачатков. Во время созревания брюшная зачатка переворачивается на другую сторону кишечной трубки (стрелка), где обычно сливается с дорсальной долей.Дополнительная вентральная доля, которая обычно регрессирует в процессе развития, опускается.

  • Уровень глюкозы в крови поддерживается на постоянном уровне в организме с помощью механизма отрицательной обратной связи. Когда уровень глюкозы в крови слишком высок, поджелудочная железа секретирует инсулин, а когда уровень слишком низкий, поджелудочная железа секретирует глюкагон. Показанная плоская линия представляет собой заданное значение гомеостаза. Синусоидальная линия представляет уровень глюкозы в крови.

  • Двенадцатиперстная кишка и поджелудочная железа

  • Поджелудочная железа эмбриона человека в конце шестой недели

  • Поджелудочная железа собаки увеличена в 100 раз

  • Поджелудочная железа и окружающие ее структуры

  • Двенадцатиперстная кишка и поджелудочная железа.Глубокое рассечение.

Макроскопическая и микроскопическая анатомия поджелудочной железы

Макроскопическая и микроскопическая анатомия поджелудочной железы

Поджелудочная железа представляет собой удлиненный орган светло-коричневого или розоватого цвета, расположенный в непосредственной близости от двенадцатиперстной кишки. Она покрыта очень тонкой соединительнотканной капсулой, которая расширяется внутрь перегородками, разделяя железу на дольки. На изображении ниже показана поджелудочная железа собаки по отношению к желудку и двенадцатиперстной кишке.

Основная часть поджелудочной железы состоит из экзокринных клеток поджелудочной железы и связанных с ними протоков.В эту экзокринную ткань встроено примерно один миллион небольших кластеров клеток, называемых островками Лангерганса , которые являются эндокринными клетками поджелудочной железы и выделяют инсулин, глюкагон и несколько других гормонов. На гистологическом изображении поджелудочной железы лошади, показанном ниже, единственный островок виден посередине в виде большого бледно окрашиваемого кластера клеток. Вся окружающая ткань экзокринная.

Экзокринные клетки поджелудочной железы расположены в виде гроздей, называемых ацинусами (одна — ацинус).Сами экзокринные клетки заполнены мембраносвязанными секреторными гранулами, которые содержат пищеварительные ферменты, которые экзоцитозируются в просвет ацинуса. Оттуда эти секреции попадают в более крупные внутрилобулярные протоки, которые в конечном итоге сливаются в главный проток поджелудочной железы, который стекает непосредственно в двенадцатиперстную кишку.

Просвет ацинуса напрямую сообщается с внутрилобулярными протоками, которые сливаются в междольковые протоки, а затем в большой проток поджелудочной железы.Эпителиальные клетки внутрилобулярных протоков фактически «возвращаются» в просвет ацинуса, где их называют центроацинарными клетками. Анатомия главного протока поджелудочной железы варьируется у разных видов. У некоторых животных в двенадцатиперстную кишку входят два протока, а не один. У некоторых видов главный проток поджелудочной железы сливается с общим желчным протоком непосредственно перед входом в двенадцатиперстную кишку.

Дополнительную информацию о микроскопической анатомии поджелудочной железы можно найти в разделе «Гистология поджелудочной железы».

Отправляйте комментарии [email protected]

Обзор поджелудочной железы

Основы поджелудочной железы

  • Поджелудочная железа поддерживает баланс глюкозы (сахара) в крови.
  • Первичные гормоны поджелудочной железы включают инсулин и глюкагон, и оба регулируют уровень глюкозы в крови.
  • Диабет — наиболее распространенное заболевание, связанное с поджелудочной железой.

Поджелудочная железа уникальна тем, что является одновременно эндокринной и экзокринной железой.Другими словами, поджелудочная железа выполняет двойную функцию: секреция гормонов в кровь (эндокринная) и секреция ферментов через протоки (экзокринная).

Поджелудочная железа принадлежит к эндокринной и пищеварительной системам, при этом большая часть ее клеток (более 90%) работает на пищеварительной стороне. Однако поджелудочная железа выполняет жизненно важную обязанность по выработке гормонов, в первую очередь инсулина, для поддержания баланса глюкозы (сахара) и соли в крови в организме.

Без этого баланса ваше тело подвержено серьезным осложнениям, таким как диабет.

Анатомия поджелудочной железы

Поджелудочная железа представляет собой уплощенную железу длиной 6 дюймов, которая находится глубоко в брюшной полости, между желудком и позвоночником . Он связан с двенадцатиперстной кишкой, которая является частью тонкой кишки.

Только около 5% поджелудочной железы состоит из эндокринных клеток. Эти клетки сгруппированы в группы внутри поджелудочной железы и при исследовании под микроскопом выглядят как маленькие островки клеток. Эти группы эндокринных клеток поджелудочной железы известны как островки поджелудочной железы или, более конкретно, островков Лангерганса (названы в честь открывшего их ученого).

Гормоны поджелудочной железы

Производство гормонов поджелудочной железы, включая инсулин, соматостатин, гастрин и глюкагон, играет важную роль в поддержании баланса сахара и соли в нашем организме.

Первичные гормоны, секретируемые поджелудочной железой, включают:

  • Гастрин: Этот гормон помогает пищеварению, стимулируя выработку кислоты некоторыми клетками желудка.
  • Глюкагон: Глюкагон помогает инсулину поддерживать нормальный уровень глюкозы в крови, действуя противоположно инсулину.Он стимулирует ваши клетки к высвобождению глюкозы, и это повышает уровень глюкозы в крови.
  • Инсулин: Этот гормон регулирует уровень глюкозы в крови, позволяя многим клеткам вашего тела поглощать и использовать глюкозу. В свою очередь, это снижает уровень глюкозы в крови.
  • Соматостатин: Когда уровни других гормонов поджелудочной железы, таких как инсулин и глюкагон, становятся слишком высокими, соматостатин секретируется для поддержания баланса глюкозы и / или соли в крови.
  • Вазоактивный кишечный пептид (VIP): Этот гормон помогает контролировать секрецию и абсорбцию воды в кишечнике, стимулируя кишечные клетки выделять воду и соли в кишечник.

Заболевания и патологии поджелудочной железы

Проблемы с производством или регулированием гормонов поджелудочной железы вызовут осложнения, связанные с дисбалансом сахара в крови.

Из всех болезней и расстройств поджелудочной железы наиболее известным является диабет.

  • Диабет 1 типа: Если у вас диабет 1 типа, ваше тело не вырабатывает инсулин для обработки глюкозы в вашем организме. Дефицит инсулина вызывает ряд осложнений, поэтому люди с диабетом 1 типа должны принимать инсулин, чтобы помочь своему организму правильно использовать глюкозу.

    Чтобы узнать больше, прочитайте нашу статью о диабете 1 типа .

  • Диабет 2 типа: Диабет 2 типа гораздо более распространен, чем диабет 1 типа. Люди с диабетом 2 типа могут вырабатывать инсулин, но их организм не использует его правильно. Они также могут быть не в состоянии производить достаточно инсулина, чтобы справиться с глюкозой в их организме. Выбор образа жизни, такой как диета и упражнения, играет важную роль в лечении и профилактике диабета 2 типа.

    Чтобы узнать больше, прочитайте нашу статью о диабете 2 типа .

Другие распространенные заболевания и нарушения, связанные с поджелудочной железой:

  • Гипергликемия: Это состояние вызвано аномально высоким уровнем глюкозы в крови. Это может быть вызвано перепроизводством гормона глюкагона. Чтобы узнать больше, прочтите нашу статью о гипергликемии.
  • Гипогликемия: И наоборот, гипогликемия вызывается низким уровнем глюкозы в крови. Это вызвано относительным перепроизводством инсулина. Чтобы узнать больше, прочтите нашу статью о гипогликемии.

Несмотря на то, что подавляющее большинство клеток поджелудочной железы предназначено для пищеварительной функции, эндокринные клетки играют важную роль в вашем здоровье в целом. Регулируя уровень сахара в крови, гормоны поджелудочной железы напрямую связаны с некоторыми из наиболее распространенных сегодня заболеваний, включая диабет.

Обновлено: 08.04.15

Эндокринные опухоли поджелудочной железы

Протеом поджелудочной железы человека, определенный с помощью транскриптомики и профилирования на основе антител

Abstract

Поджелудочная железа состоит как из экзокринных желез, так и из смешанных эндокринных клеток, которые выполняют свои разнообразные функции, включая производство ферментов для переваривания питательных веществ и секрецию гормонов для регулирования уровня глюкозы в крови.Чтобы определить молекулярные составляющие с повышенной экспрессией в поджелудочной железе человека, мы использовали анализ секвенирования РНК всего генома человеческого транскриптома для идентификации генов с повышенной экспрессией в поджелудочной железе человека. Эти количественные данные транскриптомики были объединены с профилированием белков на основе иммуногистохимии, что позволило картировать соответствующие белки в различных компартментах и ​​конкретных типах клеток в поджелудочной железе вплоть до уровня отдельных клеток. Анализ всей поджелудочной железы выявил 146 генов с повышенными уровнями экспрессии, из которых 47 выявили особенно более высокую экспрессию по сравнению с другими проанализированными типами тканей, что называется обогащенной поджелудочной железой.Расширенный анализ in vitro изолированных эндокринных островков выявил дополнительный набор из 42 генов с повышенной экспрессией в этих специализированных клетках. Хотя только 0,7% всех генов показали повышенный уровень экспрессии в поджелудочной железе, эта фракция транскриптов, в большинстве случаев кодирующих секретируемые белки, составляла 68% от общей мРНК в поджелудочной железе. Это демонстрирует крайнюю специализацию поджелудочной железы для производства секретируемых белков. Среди профилей повышенной экспрессии были идентифицированы несколько ранее не описанных белков как в эндокринных клетках (CFC1, FAM159B, RBPJL и RGS9), так и в экзокринных железистых клетках (AQP12A, DPEP1, GATM и ERP27).Таким образом, мы предоставляем глобальный анализ транскриптома и протеома поджелудочной железы с исчерпывающим списком генов и белков с повышенной экспрессией в поджелудочной железе. Этот список представляет собой важную отправную точку для дальнейших исследований молекулярного репертуара клеток поджелудочной железы и их связи с болезненными состояниями или эффектами лечения.

Образец цитирования: Danielsson A, Pontén F, Fagerberg L, Hallström BM, Schwenk JM, Uhlén M, et al. (2014) Протеом поджелудочной железы человека, определенный с помощью транскриптомики и профилирования на основе антител.PLoS ONE 9 (12): e115421. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0115421

Редактор: Francisco X. Real, Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), Испания

Поступила: 16 августа 2014 г .; Одобрена: 23 ноября 2014 г .; Опубликован: 29 декабря 2014 г.

Авторские права: © 2014 Danielsson et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Авторы подтверждают, что все данные, лежащие в основе выводов, полностью доступны без ограничений. Значения FPKM для всех образцов ткани (не включая образцы изолированных островков и экзокринных клеток) будут доступны для загрузки без каких-либо ограничений (www.proteinatlas.org/about/download). Первичные данные (чтения) доступны через архив Array Express (www.ebi.ac.uk/arrayexpress/) под регистрационным номером: E-MTAB-1733. Данные профилирования транскриптов (значения FPKM) для каждого гена в каждой клетке и типе ткани доступны на веб-сайте Human Protein Atlas (www.proteinatlas.org) вместе со всеми данными иммуногистохимии из профилирования на основе антител.

Финансирование: Финансирование было предоставлено Фондом Кнута и Алисы Валленберг, Шведским советом по медицинским исследованиям (VR K2011-65X-12219-15-6), Северным инсулиновым фондом, Семейным фондом Эрнфорса, Шведской диабетической ассоциацией, Фонд Здоровья Диабета и Международный Фонд Детского Диабета. Позиция OK частично поддерживается Национальным институтом здравоохранения 2U01AI065192-06.Островки поджелудочной железы человека были получены из Скандинавской сети клинической трансплантации островков при поддержке шведской национальной инициативы стратегических исследований EXODIAB (Excellence Of Diabetes Research в Швеции) и Фонда исследований ювенильного диабета. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Введение

Поджелудочная железа — составной орган с двумя основными и совершенно разными функциями: выработка ферментов для пищеварения и секреция гормонов для регулирования уровня глюкозы в крови.Специализированные функции зависят от молекулярного репертуара типов клеток, составляющих каждый отсек. Большая часть поджелудочной железы состоит из экзокринной ткани, состоящей из ацинарных и протоковых клеток, тогда как отдельные островки Лангерганса с эндокринной функцией составляют лишь 1-2% от общей массы органа. В дополнение к специфическим типам клеток поджелудочной железы, неоднородная ткань поджелудочной железы также сильно васкуляризована и иннервируется, особенно внутри островкового компартмента.

Развитие методов профилирования экспрессии генов облегчило характеристику тканей для определения связи между экспрессируемыми генами и фенотипом и функцией различных типов клеток в органе.Изучая транскриптом, можно получить представление о специфичности и нормальных функциях клеток, а также о патологических состояниях. Транскриптомический анализ предоставляет средства для сравнения различных типов тканей и идентификации генов, экспрессия которых ограничена определенными типами клеток и тканей. Инсулин-продуцирующие бета-клетки в островках поджелудочной железы представляют особый интерес, поскольку они поражены диабетом типа 1 и типа 2 (T1D / T2D), но подробная характеристика транскриптома в экзокринных компартментах также имеет большое значение для дальнейшего понимать пищеварение и основные молекулярные механизмы заболевания поджелудочной железы, e.грамм. панкреатит и рак поджелудочной железы.

Несмотря на очевидные преимущества анализа экспрессии генов, интерпретация полученных данных транскриптомики представляет собой проблему из-за гетерогенной природы сложных тканей. Присутствие генных продуктов на уровне транскриптов в конкретном типе клеток или ткани можно оценить путем количественной оценки транскриптов с использованием технологии секвенирования следующего поколения (RNA-Seq) [1]. Здесь мы проанализировали гены, экспрессируемые в нормальной поджелудочной железе человека, и эти данные сравнили с транскриптомом 26 других типов тканей человека на основе недавно опубликованных данных RNA-seq [2].Анализы здесь также включают изолированные островковые и экзокринные препараты, полученные от пациентов-доноров органов. Подход транскриптомики был объединен с профилированием белков на основе антител с использованием тканевых микрочипов (ТМА) и иммуногистохимии, чтобы создать исчерпывающий ресурс знаний об идентифицированных белках, локализованных в определенных компартментах поджелудочной железы, таких как островки Лангерганса, экзокринные железистые клетки и протоковые клетки. клетки.

Материалы и методы

Образцы тканей

Образцы тканей человека, используемые для анализа экспрессии белков и мРНК, были собраны и обработаны в соответствии со шведскими законами и нормативными актами и получены из отделения патологии университетской больницы Упсалы, Уппсала, Швеция, в рамках сбора образцов, проводимого Уппсальским биобанком ( http: // www.uppsalabiobank.uu.se/en/). Все образцы тканей человека, использованные в настоящем исследовании, были анонимны в соответствии с одобрением и консультативным отчетом Совета по этике Упсалы (Dnr Ups 02-577 (белок) и Dnr 2011/473 (РНК)), и, следовательно, необходимостью получения информированного согласия. был отклонен комитетом по этике. Свежезамороженная ткань из 27 различных гистологически нормальных типов тканей была включена, как описано ранее [2], включая два образца поджелудочной железы, полученные от одной женщины (человек 1, 59 лет), оперированной по поводу микрокистозной аденомы, и одного мужчины (человек 2, 60 лет). перенес операцию по поводу нейроэндокринной опухоли.Криосрезы обоих образцов ткани показали нормальную гистологию без какого-либо загрязнения опухолевыми клетками. Изолированные островки поджелудочной железы и экзокринная ткань были получены от мультиорганных доноров трупов с мертвым мозгом в рамках Скандинавской сети Лаборатории клинической трансплантации островков в Упсале, Швеция. Условия выделения и культивирования были описаны ранее [3], [4]. Вкратце, органы были механически и ферментативно диссоциированы с использованием коллагеназы (Liberase, Roche, Indianapolis, IN). Затем диссоциированную ткань переносили в культуральные мешки со средой CMRL 1066 (ICN Biomedicals, Коста-Меса, Калифорния) с добавлением 10 мМ Hepes (GIBCO BRL, Пейсли, Шотландия), 2 мМ L-глутамина, 50 мкг / мл гентамицина, 0.25 мкг / мл фунгизона (GIBCO BRL), 20 мкг / мл ципроксфлоксацина (Bayer healthcare AG, Леверкузен, Германия) и 10 мМ никотинамида (Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури). Ткань поддерживали при 37 ° C. Были включены островки от четырех разных доноров, и наименее чистый препарат имел чистоту 96%. Для трех доноров островков также была включена экзокринная ткань с чистотой более 99%. Ткани, использованные для профилирования белков 44 различных типов нормальных тканей человека, были взяты из архивов отделения патологии университетской больницы Упсалы.ТМА были созданы в соответствии со стратегиями, используемыми в Атласе белков человека [5] и как описано ранее [6]. Вкратце, окрашенные гематоксилин-эозином (НЕ) срезы ткани из каждого фиксированного формалином залитого парафином донорского блока были исследованы для определения гистологии и выбора репрезентативных областей для отбора проб для получения ТМА. Нормальная ткань была определена как микроскопически нормальная и чаще всего отбиралась из образцов, собранных поблизости от хирургически удаленных опухолей. Расширенный анализ новых белков, специфичных для островков, был проведен на нормальной ткани поджелудочной железы у 26 дополнительных лиц, а также у семи человек с СД1 и семи человек с СД2; все они были получены в рамках лаборатории Северной сети клинической трансплантации островков в Уппсале, Швеция.

Профилирование транскриптов (RNA-seq)

Образцы тканей, использованные для экстракции РНК, заключали в соединение с оптимальной температурой резки (O.C.T.) и хранили при -80 ° C. Замороженный срез, окрашенный HE (4 мкм), был приготовлен из каждого образца с использованием криостата и системы переноса ленты CryoJane (Instrumedics, Сент-Луис, Миссури, США) и исследован патологом (FP) для подтверждения правильной морфологии ткани. срезы (10 мкм) вырезали из каждого блока замороженной ткани, и ткань гомогенизировали механически с использованием 3-миллиметрового стального мелющего шара (VWR).Экстракцию тотальной РНК проводили с помощью набора RNeasy Mini Kit (Qiagen, Hilden, Германия) в соответствии с инструкциями производителя. Экстрагированные образцы РНК анализировали с использованием автоматической системы электрофореза Experion (Bio-Rad Laboratories, Hercules, Калифорния, США) со стандартной чувствительностью РНК-чипа или системы Agilent 2100 Bioanalyzer (Agilent Biotechnologies, Пало-Альто, США) с RNA 6000 Комплект Nano Labchip. Для секвенирования мРНК, выполненного на машинах Illumina HiSeq2000 / 2500 (Illumina, Сан-Диего, Калифорния, США), использовались только образцы высококачественной РНК (число целостности РНК ≥7,5) с использованием стандартного протокола Illumina RNA-seq с длиной считывания 2 × 100 баз.Образцы секвенировали с мультиплексированием по 15 на дорожку, и глубина секвенирования составляла в среднем 30 миллионов отображаемых считываний для двух образцов ткани поджелудочной железы, 43 миллиона считываний для четырех препаратов островков и 34 миллиона считываний для трех экзокринных препаратов.

Анализ данных

необработанных считываний, полученных из системы секвенирования, были обрезаны для получения конечных результатов низкого качества с помощью программного серпа [7] с использованием порогового значения качества phred, равного 20. Все считывания короче 54 п.н. после того, как обрезки были отброшены.Обработанные чтения были сопоставлены с версией GRCh47 генома человека с помощью Tophat v2.0.3 [8], а потенциальные дубликаты ПЦР были удалены с помощью модуля MarkDuplicates программы Picard 1.77 [9]. Чтобы получить количественные оценки для всех генов человека, значения FPKM (количество фрагментов на килобазу модели экзона на миллион отображенных считываний) были рассчитаны с использованием Cufflinks v2.0.2 [10], который корректирует длину транскрипта и общее количество отображенных считываний из библиотеки на компенсировать разную глубину чтения для разных образцов.В Cufflinks использовались генные модели из Ensembl build 69. Все данные были проанализированы с использованием статистической среды R, а сетевой анализ был выполнен с использованием Cytoscape 3.0 [11]. Для анализов, в которых использовалась шкала данных в логарифмическом масштабе 2, к набору данных были добавлены псевдосчетчики +1.

Штрих-код «Утечка»

Как уже отмечалось ранее [12], мультиплексирование образцов на одной дорожке на платформе Illumina может в некоторых случаях привести к неправильной идентификации штрих-кодов, что выглядит как перекрестное загрязнение между образцами.В настоящем исследовании мы наблюдаем небольшое количество ошибочно идентифицированных считываний (~ 0,1%) для образцов, секвенированных и мультиплексированных на одной дорожке в одном и том же цикле. Это приводит к тому, что гены с очень высокой экспрессией в определенной ткани, по-видимому, имеют низкую экспрессию в других образцах, запущенных на той же дорожке, что вносит незначительную погрешность в данные. Однако, поскольку большинство анализов здесь сосредоточено на относительных различиях (кратных изменениях), утечка в 0,1% практически не влияет на анализ.

Классификация специфичности

Среднее значение FPKM всех индивидуальных образцов для каждой ткани использовалось для оценки уровня экспрессии гена.В качестве предела обнаружения использовалось значение отсечки 1 FPKM [13]. Каждый из 20 050 генов был отнесен к одной из шести категорий на основе уровней FPKM: (1) «Не обнаружен» — <1 FPKM в поджелудочной железе; (2) «Обогащенная поджелудочная железа» - уровень FPKM в поджелудочной железе в 5 раз выше по сравнению со всеми другими 26 тканями; (3) «Обогащенная группа» - в 5 раз более высокий уровень FPKM в группе из 2-7 тканей, включая поджелудочную железу, по сравнению со всеми другими тканями; (4) «Выражено во всех» - обнаружено во всех 27 тканях; (5) «Поджелудочная железа усилена» - в 5 раз выше уровень FPKM в поджелудочной железе по сравнению со средним значением FPKM для всех 27 тканей и (6) «Смешанный» - гены экспрессируются в 1-26 тканях и ни в одной из вышеперечисленных категорий.Гены, классифицированные как обогащенная поджелудочная железа, обогащенная группа или усиленная поджелудочная железа, вместе определялись как повышенные в поджелудочной железе, и для каждого гена, делящего FPKM поджелудочной железы, рассчитывалась «оценка поджелудочной железы» на максимальное значение FPKM в любой из других 26 тканей.

Анализ онтологии генов

Анализ онтологии генов [14] был выполнен с использованием инструмента GOrilla [15], чтобы определить избыточно представленные категории GO в наборе генов, обогащенных тканями. Для анализа клеточного компонента ассоциации GOSlim GOA использовали для определения того, кодируют ли гены внеклеточные, внутриклеточные или связанные с мембраной белки.Было подсчитано количество генов для каждого термина, что позволило связать ген более чем с одним термином. Список всех генов, проанализированных в этом исследовании, использовался в качестве фонового списка в GOrilla.

Профилирование на основе антител

ТМА были созданы, как описано ранее [6], содержащих три ядра 1 мм из 44 различных типов нормальных тканей, включая три ядра из ткани поджелудочной железы. Срезы (толщиной 4 мкм) блоков ТМА депарафинизировали в ксилоле, гидратировали в градуированных спиртах и ​​блокировали для эндогенной пероксидазы в 0.3% перекись водорода, разбавленная 95% этанолом. Для извлечения антигена использовали камеру Declocking (Biocare Medical, Walnut Creek, CA), погружая предметные стекла в цитратный буфер, pH 6 (Lab Vision, Freemont, CA) на 4 минуты при 125 ° C, а затем давали остыть до 90 ° C. С. Автоматизированную иммуногистохимию проводили, как описано ранее [6]. Проверка первичных антител выполнялась, как описано ранее [16], [17]. Инкубация с PBS вместо первичного антитела служила отрицательным контролем. Подробная информация об используемых в примерах антителах, а также о контроле качества и валидации антител отображается в таблице S1.Иммуногистохимически окрашенные и смонтированные слайды сканировали с использованием сканера слайдов Aperio ScanScope XT (Aperio Technologies, Vista, Калифорния, США) для создания цифровых изображений с высоким разрешением с последующей ручной оценкой интенсивности и доли положительных клеток в различных тканях сертифицированными патологами. .

Доступность данных

Значения

FPKM для всех образцов ткани (не включая образцы изолированных островков и экзокринных клеток) будут доступны для загрузки без каких-либо ограничений (www.proteinatlas.org/about/download). Первичные данные (чтения) доступны через архив Array Express (www.ebi.ac.uk/arrayexpress/) под регистрационным номером: E-MTAB-1733. Данные профилирования транскриптов (значения FPKM) для каждого гена в каждой клетке и типе ткани доступны на веб-сайте Human Protein Atlas (www.proteinatlas.org) вместе со всеми данными иммуногистохимии из профилирования на основе антител.

Статистический анализ

Статистическая оценка была проведена с использованием International Business Machines Corp.Статистический пакет для социальных наук (IBM SPSS, Чикаго, Иллинойс, США). Независимые выборки тест Краскела-Уоллиса использовался для проверки различий между группами.

Результаты

Анализ транскриптомики

Сравнительный анализ транскриптома путем глубокого секвенирования (RNA-Seq) 27 различных тканей человека был проведен с использованием свежезамороженных тканей в общей сложности 95 человек, включая два образца ткани поджелудочной железы, с добавлением четырех образцов изолированных островков поджелудочной железы и трех образцов экзокринной ткани. .Для количественной оценки транскриптома в каждом образце были рассчитаны нормализованные уровни мРНК как значения FPKM. FPKM, равный 1, был установлен в качестве порогового значения для обнаружения в этих анализах, что примерно соответствует одной мРНК на клетку [13]. Используя это пороговое значение, было обнаружено, что 61% всех генов, кодирующих белок, экспрессируется в поджелудочной железе. Распределение значений FPKM в поджелудочной железе варьировалось от 1 FPKM до 59 629, что дает динамический диапазон 10 5 между генами с самой высокой и самой низкой экспрессией. Наибольшая экспрессия наблюдалась для экзокринного фермента химотрипсиногена B1 (CTRB1), за которым следовал ряд других пищеварительных ферментов.

Для определения биологической дисперсии между образцами поджелудочной железы от разных индивидуумов использовали парные корреляции Спирмена, построив графики уровней экспрессии всех генов, кодирующих белок. Высокая корреляция (0,97) наблюдалась между образцами поджелудочной железы от двух разных людей (рис. 1A). Высокие корреляции также наблюдались между четырьмя изолированными препаратами островков (> 0,96, фиг. 1B) и тремя экзокринными препаратами (> 0,94, фиг. 1C). Корреляция между экзокринными образцами и цельной поджелудочной железой была выше по сравнению с корреляцией между препаратами островков и цельной поджелудочной железой (0.91 и 0,88 соответственно, данные не показаны), что не является неожиданным, поскольку большинство клеток всей поджелудочной железы являются экзокринными железистыми клетками. Самая высокая корреляция с поджелудочной железой и другими органами была слюнной железой (0,90, рис. 1D), тогда как самая низкая корреляция была обнаружена между поджелудочной железой и семенником (0,71, данные не показаны).

Рис. 1. Примерные корреляции и классификация всех генов, кодирующих человеческие белки.

Диаграммы разброса значений FPKM для всех обнаруженных генов в (A) двух образцах ткани поджелудочной железы, (B) двух образцах островков, (C) двух образцах экзокринной железы (D) и поджелудочной железе и слюнной железе.(E) Круговая диаграмма, показывающая классификацию всех генов в поджелудочной железе на основе количества транскриптов и количества тканей с экспрессией. (F) Круговая диаграмма, показывающая распределение экспрессированных молекул мРНК в поджелудочной железе.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0115421.g001

Транскриптом поджелудочной железы

Транскриптомный анализ 27 типов тканей позволил классифицировать все гены, кодирующие человеческий белок (n = 20 050), на основе количества транскриптов в поджелудочной железе (рис.1E). В целом 61% всех генов экспрессировался в поджелудочной железе, причем самый большой класс генов (n = 5626) представлял гены «домашнего хозяйства», экспрессируемые во всех тканях. Второй класс генов (n = 1,761) показал смешанный образец экспрессии, обнаруженный в 2–26 типах тканей, в то время как только 146 генов были определены как повышенные в поджелудочной железе по сравнению с другими органами. 146 генов с повышенным содержанием поджелудочной железы (таблица S2) были далее подразделены на гены, обогащенные поджелудочной железой (n = 47), гены с повышенным содержанием поджелудочной железы (n = 45) и гены с повышенным содержанием поджелудочной железы (n = 54).GO-анализ генов, повышенных в поджелудочной железе, показал избыточное представительство генов, связанных с пищеварением (17 генов), регуляцией секреции пептидов (11 генов) и регуляцией секреции гормонов (11 генов). Большинство (64%) продуктов гена были расположены во внеклеточном пространстве, 26% были частью внутриклеточного компартмента и 10% были обнаружены в области мембраны.

Анализ уровней экспрессии каждого гена, экспрессируемого в поджелудочной железе, позволил рассчитать относительный пул мРНК для каждой из категорий, как показано на рис.1F. Интересно, что 146 генов с повышенным уровнем в поджелудочной железе, что составляет только 0,7% от общего числа генов, экспрессируемых в поджелудочной железе, соответствует 68% пула мРНК в поджелудочной железе. Анализ генов, участвующих в транскриптоме поджелудочной железы, показывает, что транскрипционная активность поджелудочной железы в основном связана с секрецией пищеварительных ферментов.

Анализ генов, обогащенных островковыми и экзокринными изолятами

Две основные функции поджелудочной железы выполняются определенными типами клеток; островки Лангерганса и экзокринные железистые клетки.Анатомически островки Лангерганса разбросаны внутри органа, составляя только 1-2% от общей массы поджелудочной железы, и, следовательно, можно ожидать, что экспрессия генов, чрезмерно представленных в островковых клетках, будет разбавлена ​​при анализе образцов всей поджелудочной железы. Однако это не проблема, когда дело доходит до высокоэкспрессированных островковых гормонов, таких как инсулин и глюкагон; Низкоэкспрессированные островковые гены могут быть не обнаружены в анализе РНК-seq с использованием гомогенизированной цельной поджелудочной железы. На этом фоне был проведен отдельный транскриптомный анализ изолированных островковых и экзокринных препаратов.Анализ привел к 53 дополнительным генам, идентифицированным как обогащенные в изолятах, которые не были обогащены во всех образцах поджелудочной железы (таблица S3). Из этих 53 генов 42 были обогащены препаратами островков и в основном связаны с нейроэндокринной функцией. Более того, восемь генов были обогащены экзокринными препаратами, связанными с внеклеточным матриксом и функциями контакта с клетками, в то время как три гена были одновременно обогащены как островковыми, так и экзокринными препаратами. В дополнение к 53 генам, обогащенным только островковыми и экзокринными изолятами, ряд генов одновременно были обогащены как в изолятах, так и в цельной поджелудочной железе, в то время как другие гены были обогащены только в цельной поджелудочной железе, а не в изолятах, как показано на диаграмме Венна. на рис.2А.

Рис. 2. Гены, обогащенные субкомпартментами поджелудочной железы, и группы обогащенных генов в поджелудочной железе.

(A) Диаграмма Венна, визуализирующая перекрытие генов, обогащенных образцами изолированных островков (фиолетовый), изолированных экзокринных образцов (желтый) и всей ткани поджелудочной железы (розовый). (B) Сетевой график обогащенных и групповых генов поджелудочной железы. Узлы синего круга представляют группу экспрессируемых генов и связаны с соответствующими обогащенными тканями (серые круги). Размер каждого синего узла связан с квадратным корнем из числа генов, обогащенных определенной комбинацией тканей.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0115421.g002

Гены, общие для поджелудочной железы и других тканей

Сетевой график был создан для иллюстрации генов, одновременно обогащенных поджелудочной железой и другими типами тканей (рис. 2B). Десять, восемь и семь генов были общими для желудка, двенадцатиперстной кишки и тонкой кишки соответственно, при этом преобладали гены с нейроэндокринными функциями или функциями пищеварения. Восемь генов были общими с почками, в основном представляя транспортные белки, связанные с проницаемостью мембраны.Более того, семь генов были общими с мозгом, отражая общую нейроэндокринную функцию, в то время как пять генов были общими с слюнной железой, что ожидается, поскольку эти два органа имеют схожие функции, связанные с ферментативной секрецией.

Профилирование генов поджелудочной железы на основе антител

Гены, повышенные в поджелудочной железе, идентифицированные с помощью транскриптомического анализа, были дополнительно изучены с использованием профилирования на основе антител с использованием данных иммуногистохимии из проекта Human Protein Atlas (www.Proteinatlas.org) [5], для пространственного анализа и определения локализации белка в различных типах клеток в поджелудочной железе, включая эндокринные клетки островков Лангерганса, экзокринные железистые клетки и протоковые клетки. Профилирование белков было основано на иммуногистохимически окрашенных ядрах ТМА из 44 различных типов нормальных тканей, включая три ядра нормальной поджелудочной железы от разных людей.

Белки с повышенным содержанием в островках Лангерганса

Анализ белков, избирательно экспрессируемых в островках Лангерганса (таблица 1), включал несколько хорошо известных гормонов, таких как инсулин, глюкагон, соматостатин и полипептид поджелудочной железы (PPY), идентифицированных как экспрессируемые в различных эндокринных клетках (S1A, рис.). Другие белки, избирательно экспрессируемые в островках Лангерганса, включают факторы транскрипции (NKX6-1 и PAX6) и белки, связанные с образованием синапсов (NPTX2), секреторными процессами (SCG5 и SCGN) и ферментативной активностью (GAD2, PTPRN и IAPP (S1B рис.).

В дополнение к белкам с хорошо известной функцией в островках Лангерганса, были идентифицированы четыре белка, избирательно экспрессируемые в островковых клетках, но ранее не охарактеризованные в поджелудочной железе на уровне белка. Однако предполагается, что криптический белок (CFC1) участвует в эмбриональном развитии и формировании нейронального паттерна во время гаструляции; почти исключительная экспрессия в островковых клетках ранее не описывалась.FAM159B, кодирующий предполагаемый белок с неизвестной функцией и свидетельством существования только на уровне транскрипта, показал отчетливую экспрессию в островковых клетках, а также в нейроэндокринных клетках слизистой оболочки желудка. Предполагаемый фактор транскрипции, рекомбинирующий связывающий белок супрессор бесшерстного белка (RBPJL), который ранее не предполагался для экспрессии в поджелудочной железе, показал избирательный паттерн цитоплазматической экспрессии в островковых клетках. Другим примером является регулятор передачи сигналов G-белка 9 (RGS9), идентифицированный как обогащенный только островковыми изолятами, он экспрессировался в островковых клетках и также показал сильную иммунореактивность в фоторецепторах сетчатки (данные не показаны), что хорошо согласуется с предыдущими исследованиями фототрансдукции [ 18].RGS9 также был описан в определенных структурах мозга и предполагается, что он участвует в регуляции дофаминовой / опиоидной передачи сигналов, однако ни сетчатка, ни такие структуры мозга не были включены в настоящий анализ последовательности РНК.

Белковая экспрессия новых белков с повышенным содержанием островков у диабетиков и недиабетиков

Для исследования специфичности четырех новых белков, идентифицированных как избирательно экспрессируемых в островках Лангерганса (CFC1, FAM159B, RBPJL и RGS9), дальнейший анализ был проведен на ТМА, содержащем ткани поджелудочной железы от семи субъектов T1D, а также семи субъектов T2D. как 26 субъектов, не страдающих диабетом (рис.3). Экспрессия CFC1, FAM159B и RGS9 была согласованной в 40 проанализированных образцах, при этом RGS9 и CFC1 экспрессировались в подмножестве островковых клеток у всех диабетиков и недиабетиков, тогда как FAM159B демонстрировал экспрессию в большинстве островковых клеток во всех проанализированные образцы. Интересно, что RBPJL демонстрирует паттерн дифференциальной экспрессии с отчетливой положительностью в небольшой части островковых клеток у некоторых людей, но не у других. Выражение было наиболее частым у субъектов, не страдающих диабетом (63% положительных результатов) и пациентов с СД2 (67% положительных результатов), в то время как только 43% пациентов с СД1 показали положительные результаты, хотя различия между группами не оказались значимыми ( p = 0.531). Интенсивность окрашивания RBPJL также варьировала между людьми, при этом самая высокая иммунореактивность наблюдалась у нескольких субъектов, не страдающих диабетом.

Рисунок 3. Иммуногистохимическое окрашивание белков, повышенных в островках Лангерганса.

Примеры четырех белков (CFC1, FAM159B, RGS9 и RBPJL), ранее не охарактеризованных в поджелудочной железе, с иммуногистохимическим окрашиванием поджелудочной железы здоровых субъектов, а также пациентов с диабетом типа I и типа II. FAM159 показал цитоплазматическую и мембранную экспрессию во всем островке, в то время как CFC1, RBPJL и RGS9 окрашивали субпопуляцию островковых клеток.RBPJL был дифференциально экспрессирован, у некоторых пациентов был отрицательный.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0115421.g003

Повышенное содержание белка в экзокринных железистых клетках

Экзокринная часть поджелудочной железы составляет 98% от общей массы и в основном участвует в производстве и секреции пищеварительных ферментов, используя большую часть транскрипционной активности поджелудочной железы. Основными составляющими экзокринной части поджелудочной железы являются железистые клетки, т.е.е. ацинарные и протоковые клетки. Примеры белков, избирательно экспрессируемых в экзокринных железистых клетках, перечислены в таблице 2. Двенадцать из этих примеров включают белки, которые, как известно, связаны с ферментативным перевариванием (AMY2A, PNLIP, CEL, PLA2G1B, PRSS1, CELA3B, CPA1, CPB1, SPINK1, CTRL, GP2 и SYCN), отображаемый в S2A рис.

В дополнение к белкам, участвующим в ферментативной функции, были идентифицированы несколько белков с другими функциями, которые ранее были охарактеризованы в поджелудочной железе с избирательной экспрессией в экзокринных железистых клетках, как показано на S2B рис.Примеры включают BHLHA15, REG1A, PDIA2, AQP8 и SLC38A5, все с хорошо известными функциями в поджелудочной железе, и GNMT, который связан с метилированием глицина и, как ранее было показано, экспрессируется в печени. Хотя белок GNMT также был идентифицирован в экзокринных железистых клетках в ткани крысы [19], никакие предыдущие исследования не показали клеточного распределения в поджелудочной железе человека.

На рис.4А. Примеры включают: (i) член семейства аквапоринов AQP12A, и хотя другие аквапорины были идентифицированы в поджелудочной железе человека, экспрессия AQP12A была описана только на моделях мышей. (ii) Дипептидаза 1 (DPEP1), фермент почечной мембраны, участвующий в почечном метаболизме и гидролизе дипептидов, который показал отчетливый паттерн мембранной экспрессии в экзокринных железистых клетках, в дополнение к щеточной кайме почечных канальцев (iii) Глицинамидинотрансфераза (GATM). ), возможно, участвующих в ответной реакции на сердечную недостаточность за счет повышения местного биосинтеза креатина, с отчетливым гранулярным паттерном экспрессии в экзокринных железистых клетках, в дополнение к высокой экспрессии в почках и печени.Одно более раннее исследование на крысах показало, что частичная резекция поджелудочной железы приводит к подавлению регуляции GATM [20]. (iv) ERP27, член семейства протеин-дисульфид-изомераз белков эндоплазматического ретикулума и, как ранее было показано, подавляется при остром панкреатите у крыс [21], показал широко распространенную цитоплазматическую экспрессию в ацинарных клетках поджелудочной железы человека. (v) Секретируемый белок 5 (SFRP5), связанный с завитками, регулирует рост и дифференцировку клеток и определяет полярность фоторецепторов в сетчатке.Хотя поджелудочная железа была предложена как место для экспрессии, точная функция в поджелудочной железе неизвестна, и отчетливый гранулярный паттерн экспрессии в экзокринных железистых клетках ранее не был описан. (vi) Цистатионин-бета-синтаза (CBS), фермент, защищающий нейроны от гипоксического повреждения за счет регулирования сероводорода, как ранее сообщалось, высоко экспрессируется в поджелудочной железе на уровне мРНК [22]. Функция CBS в поджелудочной железе неизвестна, и клеточное распределение CBS в цитоплазме экзокринных железистых клеток ранее не было показано.

Рис. 4. Иммуногистохимическое окрашивание белков, повышенных в экзокринных железистых клетках и клетках протоков.

(A) Примеры шести белков, не охарактеризованных ранее или частично не охарактеризованных в экзокринных железистых клетках. AQP12A, ERP27 и CBS выявили гомогенную цитоплазматическую экспрессию, в то время как GATM и SFRP5 показали гранулярный / точечный узор. DPEP1 показал отчетливую мембранозную положительность. (B) Примеры трех белков, экспрессируемых в протоковых клетках, все демонстрируют отчетливую мембранную положительность.C8ORF47 экспрессировался как в интеркалированных, так и в междольковых протоках, в то время как положительность CLDN10 и AC131097.4 ограничивалась интеркалированными протоками.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0115421.g004

Повышенное содержание белка в клетках протоков

Протоки поджелудочной железы образуют сеть заполненных жидкостью канальцев, соединяющих каждую ацинарную клетку с двенадцатиперстной кишкой. Основная функция протоков поджелудочной железы — транспортировка пищеварительных ферментов, продуцируемых экзокринными железистыми клетками, и выделение HCO 3 богатой жидкости для регулирования pH.Примеры белков, избирательно экспрессируемых в протоковых клетках поджелудочной железы, перечислены в таблице 3. Хорошо известные примеры, участвующие в регуляции секреции HCO 3 , включают трансмембранный регулятор проводимости при муковисцидозе (CFTR) и электрогенный котранспортер бикарбоната натрия 1 ( SLC4A4) (S3 рис.). Три менее хорошо охарактеризованных белка — это CLDN10, AC131097.4 и C8ORF47 (рис. 4B). Белок клаудин 10 (CLDN10) связан с плотными контактами и кальций-зависимой активностью клеточной адгезии.Хотя было показано, что др. Claudins экспрессируются в поджелудочной железе [23], а предыдущие данные по мРНК предполагают экспрессию в поджелудочной железе (www.biogps.org), нет литературы, описывающей специфическую экспрессию CLDN10 на апикальных поверхностях интеркалированных протоков. Два гена, AC131097.4 и C8ORF47, оба с доказательствами существования только на уровне транскриптов, кодируют предполагаемые белки, которые избирательно экспрессируются в системе протоков поджелудочной железы. Экспрессия AC131097.4 была ограничена интеркалированными протоками, тогда как C8ORF47 экспрессировалась как в интеркалированных, так и межлобулярных протоках.

Обсуждение

Здесь мы описываем протеом, специфичный для поджелудочной железы, на основе интегративного омического подхода, включающего данные РНК-Seq в сочетании с подробным профилированием на основе антител с использованием иммуногистохимии, чтобы определить локализацию специфичных для клеток белков в поджелудочной железе человека. В дополнение к двум хирургическим образцам поджелудочной железы в анализ были включены изолированные островки и экзокринная ткань от доноров органов, чтобы повысить вероятность обнаружения генов, специфически экспрессируемых в островках Лангерганса.Насколько нам известно, это первое исследование, сочетающее транскриптомный анализ с профилированием белков с использованием интактной нормальной ткани человека для картирования экспрессии белков, имеющих отношение к биологии поджелудочной железы, при клеточном разрешении. В частности, мы сосредоточились на белках, специфически экспрессируемых в островках Лангерганса, экзокринных железистых клетках и протоковых клетках.

Анализ белков, повышенных в поджелудочной железе, выявил большое количество хорошо известных генов, участвующих в ферментативной и гормональной активности, а также несколько белков, до сих пор не охарактеризованных в контексте поджелудочной железы.Некоторые из этих примеров включают CFC1, FAM159B, RBPJL и RGS9, экспрессированные в островковых клетках, при этом FAM159B отчетливо окрашивается во всем островке, а CFC1, RBPJL и RGS9 экспрессируются в субпопуляции эндокринных клеток. Избирательная экспрессия этих четырех белков в островковых клетках по сравнению с экзокринными железистыми клетками была подтверждена на большем количестве пациентов как с диабетом, так и без диабета. Интересно, что RBPJL демонстрировал дифференциальный паттерн экспрессии у пациентов с СД1, СД2 и недиабетиков, при этом некоторые люди были полностью отрицательными по RBPJL, что позволяет предположить, что экспрессия не ограничивается только определенным типом островковых клеток, а скорее может отражать другие характеристики или функциональность, которую разделяют разные типы островковых ячеек.

Транскриптомы бета-клеток ранее были проанализированы для идентификации генов-кандидатов, участвующих в диабете [24], [25], что подтвердило, что гены, специфичные для бета-клеток, обладают нейрональными свойствами. Более того, было показано, что 20% транскриптов в бета-клетках изменяются после воздействия воспалительных цитокинов. Эти транскрипты были в основном связаны с апоптозом и воспалительными процессами, что подтверждает идею о том, что иммунная система участвует в T1D. Полногеномные исследования ассоциации также связали несколько локусов с повышенным риском как СД1, так и СД2 [26], [27].В дополнение к исследованиям, посвященным бета-клеткам, транскриптомные анализы были выполнены на других основных типах клеток поджелудочной железы, таких как альфа-клетки, ацинарные клетки и протоковые клетки [28].

Диабет поражает почти 6% населения, и заболеваемость растет. Если эта тенденция сохранится, предполагается, что их число удвоится в течение следующих 10-20 лет [29]. Инъекции инсулина устанавливают гликемический контроль у пациентов с диабетом, но микрососудистые и макрососудистые осложнения все еще остаются проблемой, что приводит к снижению ожидаемой продолжительности жизни.Одним из альтернативных методов лечения для получения более физиологической формы гликемического контроля является трансплантация островков; однако значительная часть трансплантированных бета-клеток претерпевает апоптоз во время перитрансплантационного периода. Методология изучения трансплантированных островков in vivo , такая как методы визуализации, поможет оптимизировать трансплантацию островков, а также другие виды терапии замещения бета-клеток. Визуализация бета-клеток также может быть полезна для понимания событий, которые происходят до начала диабета, и для разработки стратегий вмешательства.Хотя несколько кандидатов-мишеней позволяют визуализировать, если островки Лангерганса были идентифицированы, немногие из них не обладают специфичностью, необходимой для in situ визуализации бета-клеток [30]. Что наиболее важно, бета-клетки-мишени не должны значительно экспрессироваться в других тканях брюшной полости или экзокринной части поджелудочной железы [31], [32]. Настоящее исследование сосредоточено как на образцах цельной ткани поджелудочной железы, так и на изолированных островках, сравнивая экспрессию в поджелудочной железе с уровнями мРНК и белка в большом количестве других нормальных тканей.Таким образом, список генов, обогащенных препаратами островков, дает уникальную возможность идентифицировать новые молекулы, участвующие в эндокринных функциях. Четыре новых белка, идентифицированных в настоящем исследовании как избирательно экспрессируемые в островковых клетках (CFC1, FAM159B, RBPJL и RGS9), вряд ли будут специфичными для бета-клеток, поскольку экспрессия наблюдалась в островках как у субъектов, не страдающих диабетом, так и у субъектов с СД2, а также в островках субъектов T1D, у которых отсутствуют бета-клетки. Однако FAM159 может служить потенциальным маркером общей массы островков.

Интересным наблюдением является то, что подавляющее большинство (68%) транскриптов в поджелудочной железе кодируется повышенными генами, составляющими только 0,7% всех генов, экспрессируемых в поджелудочной железе, в отличие от почти всех других типов тканей, для которых гены с функциями «домашнего хозяйства» доминируют в пуле мРНК [2]. Это хорошо согласуется с функцией поджелудочной железы как высокоэффективного секреторного механизма, где гены с наивысшими уровнями экспрессии кодируют секретируемые белки, которые выполняют свою функцию во внеклеточном пространстве.Также в экзокринных компартментах поджелудочной железы были идентифицированы несколько белков с неизвестным паттерном экспрессии и функцией в поджелудочной железе, включая GATM и SFRP5, проявляющие гранулярную экспрессию в экзокринных железистых клетках, и белки, кодируемые генами AC131097.4 и C8ORF47, высоко экспрессируемые в протоковых клетках. .

Другое заболевание, связанное с поджелудочной железой, — панкреатит, при котором ферменты поджелудочной железы активируются в поджелудочной железе, а не в кишечнике, что приводит к острому или хроническому воспалению поджелудочной железы.Примерно 80% случаев панкреатита вызваны злоупотреблением алкоголем или желчнокаменной болезнью (желчнокаменная болезнь), тогда как остальные 20% связаны, например, с побочные эффекты от лекарств, мутации в генах, кодирующих пищеварительные ферменты [33], [34], травмы или аутоиммунные нарушения. Редкой формой хронического панкреатита является аутоиммунный панкреатит (AIP), форма заболевания, которая практически не охарактеризована, и диагностика и дифференциация AIP от рака поджелудочной железы затруднены [35]. Гены с повышенной экспрессией в поджелудочной железе и соответствующей экспрессией в экзокринном отделе поджелудочной железы потенциально могут быть вовлечены в различные формы панкреатита и служить отправными точками для изучения возможных биомаркеров для дифференциальной диагностики и прогнозирования лечения.

Большинство раковых заболеваний поджелудочной железы представляют собой аденокарциномы, происходящие из клеток протоков. Поскольку признаки и симптомы появляются на поздних стадиях заболевания, общий прогноз для пациентов с раком поджелудочной железы плохой. Биомаркеры для скрининга заболеваний, стратификации риска и прогноза, а также для прогнозирования ответа на терапию и побочных эффектов будут иметь значительное клиническое влияние, а лучшее понимание молекулярных составляющих нормальной поджелудочной железы может дать некоторые базовые знания, необходимые для разработки методов лечения. улучшенная диагностика и лечение.

Анализ и репозиторий генов с повышенной экспрессией в поджелудочной железе, представленные здесь, обеспечивают легко поддающуюся оценке и общегеномную базу знаний для дальнейших исследований в области биологии и заболеваний поджелудочной железы. Результаты могут быть использованы для идентификации потенциальных биомаркеров, специфически экспрессируемых в различных эндокринных или экзокринных отделах поджелудочной железы. Эти биомаркеры могут быть использованы в будущем в качестве мишеней для визуализации бета-клеток или идентификации, стратификации или прогнозирования пациентов с панкреатитом или раком поджелудочной железы.Таким образом, настоящее исследование представляет собой исчерпывающий ресурс генов и белков, повышенных в поджелудочной железе, где соответствующие белки были дополнительно изучены и локализованы в различных субкомпартментах в ткани поджелудочной железы на уровне отдельных клеток.

Дополнительная информация

S1 Рис.

Иммуногистохимическое окрашивание белков, повышенных в островках Лангерганса. (A) Примеры четырех белков (INS, GCG, SST и PPY), связанных с гормональной функцией, демонстрирующие цитоплазматическую экспрессию в различных подмножествах островковых клеток.(B) Примеры восьми белков, участвующих в регуляции транскрипции, формировании синапсов, секреторных процессах и ферментативной активности. NKX6-1 и PAX6 проявили ядерную иммунореактивность, тогда как остальные белки (NPTX2, SCG5, SCGN, GAD2, PTPRN и IAPP) показали положительную цитоплазматическую активность. IAPP окрашивали в подмножестве клеток.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0115421.s001

(PDF)

S2 Рис.

Иммуногистохимическое окрашивание белков, повышенных в экзокринных железистых клетках. (A) Примеры 12 белков, связанных с ферментативным расщеплением. CELA3B показал секретируемую позитивность, в то время как остальные одиннадцать белков (AMY2A, PNLIP, CEL, PLA2G1B, PRSS1, CPA1, CPB1, SPINK1, CTRL, GP2 и SYCN) отчетливо экспрессировались в цитоплазме, при этом PRSS1 и GP2 демонстрировали слегка гетерогенный паттерн. (B) Примеры шести белков, экспрессируемых в экзокринных железистых клетках с различными хорошо известными функциями. BHLHA15 показал ядерную иммунореактивность, тогда как AQP8 и SLC38A5 отчетливо экспрессировались в мембранах ацинарных клеток.REG1A, PDIA2 и GNMT показали положительную цитоплазматическую активность.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0115421.s002

(PDF)

S3 Рис.

Иммуногистохимическое окрашивание белков, повышенных в протоковых клетках. Примеры двух белков, экспрессируемых в клетках протоков (CFTR и SLC4A4), демонстрирующих отчетливую мембранную положительность как в интеркалированных, так и в межлобулярных протоках.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0115421.s003

(PDF)

Благодарности

Патологи и сотрудники отделения клинической патологии университетской больницы Упсалы признательны за предоставленные образцы тканей, использованные в исследовании.Авторы также хотят поблагодарить сотрудников проекта Human Protein Atlas в Швеции и Индии за их усилия по созданию Human Protein Atlas.

Вклад авторов

Задумал и спроектировал эксперименты: MU FP. Проведены эксперименты: CL AD LF BMH. Проанализированы данные: CL AD LF BMH. Предоставленные реагенты / материалы / инструменты анализа: ОК. Написал статью: CL AD FP MU OK JMS.

Ссылки

  1. 1. Ван З., Герштейн М., Снайдер М. (2009) RNA-Seq: революционный инструмент для транскриптомики.Нат Рев Генет 10: 57–63.
  2. 2. Fagerberg L, Hallstrom BM, Oksvold P, Kampf C, Djureinovic D, et al. (2014) Анализ тканеспецифической экспрессии человека путем полногеномной интеграции транскриптомики и протеомики на основе антител. Протеомика клеток Mol 13: 397-406.
  3. 3. Гото М., Эйч Т.М., Фелдин М., Фосс А., Каллен Р. и др. (2004) Уточнение автоматизированного метода выделения островков человека и презентация закрытой системы для культивирования островков in vitro.Трансплантация 78: 1367–1375.
  4. 4. Friberg AS, Stahle M, Brandhorst H, Korsgren O, Brandhorst D (2008) Разделение островков человека с использованием закрытой автоматизированной системы очистки. Трансплантация клеток 17: 1305–1313.
  5. 5. Улен М., Оксволд П., Фагерберг Л., Лундберг Э., Джонассон К. и др. (2010) К основанному на знаниях Атласу белков человека. Nat Biotechnol 28: 1248–1250.
  6. 6. Kampf C, Olsson I, Ryberg U, Sjostedt E, Ponten F (2012) Производство тканевых микрочипов, иммуногистохимическое окрашивание и оцифровка в атласе белков человека.J Vis Exp.
  7. 7. Sickle (2012) Окно адаптивного инструмента обрезки файлов FASTQ с использованием качества. Доступно: https://github.com/najoshi/sickle. Проверено: 3 декабря 2014 г.
  8. 8. Trapnell C, Pachter L, Salzberg SL (2009) TopHat: обнаружение сплайсинговых соединений с помощью RNA-Seq. Биоинформатика 25: 1105–1111.
  9. 9. Pickard (2012) Доступно: http://picard.sourceforge.net/. Проверено: 3 декабря 2014 г.
  10. 10. Trapnell C, Williams BA, Pertea G, Mortazavi A, Kwan G, et al.(2010) Сборка и количественная оценка транскриптов с помощью RNA-Seq выявляют неаннотированные транскрипты и переключение изоформ во время дифференцировки клеток. Nat Biotechnol 28: 511–515.
  11. 11. Шеннон П., Маркиэль А., Озьер О., Балига Н.С., Ван Дж. Т. и др. (2003) Cytoscape: программная среда для интегрированных моделей сетей биомолекулярного взаимодействия. Исследование генома 13: 2498–2504.
  12. 12. Кирчер М., Сойер С., Мейер М. (2012) Двойное индексирование устраняет неточности в мультиплексном секвенировании на платформе Illumina.Нуклеиновые кислоты Res 40: e3.
  13. 13. Hebenstreit D, Fang M, Gu M, Charoensawan V, van Oudenaarden A, et al. (2011) Секвенирование РНК выявило два основных класса уровней экспрессии генов в клетках многоклеточных животных. Мол сист Биол 7: 497.
  14. 14. Эшбернер М., Болл С.А., Блейк Дж. А., Ботштейн Д., Батлер Н. и др. (2000) Генная онтология: инструмент для объединения биологии. Консорциум генных онтологий. Природная генетика 25: 25–29.
  15. 15. Eden E, Navon R, Steinfeld I, Lipson D, Yakhini Z (2009) GOrilla: инструмент для обнаружения и визуализации обогащенных терминов GO в ранжированных списках генов.BMC Bioinformatics 10:48.
  16. 16. Asplund A, Edqvist PH, Schwenk JM, Ponten F (2012) Антитела для профилирования протеома человека — Атлас белков человека как ресурс для исследования рака. Протеомика 12: 2067–2077.
  17. 17. О’Херли Г., Шостедт Э., Рахман А., Ли Б., Кампф С. и др. (2014) Мусор на входе, мусор на выходе: критическая оценка стратегий, используемых для проверки иммуногистохимических биомаркеров. Мол Онкол 8: 783–798.
  18. 18. Мартемьянов К.А., Аршавский В.Ю. (2009) Биология и функции изоформ RGS9.Prog Mol Biol. Перевод Sci. 86: 205–227.
  19. 19. Yeo EJ, Wagner C (1994) Распределение в тканях глицин-N-метилтрансферазы, основного фолат-связывающего белка печени. Proc Natl Acad Sci U S A 91: 210–214.
  20. 20. Чой Дж. Х., Ли М. Ю., Рамакришна С., Ким Й., Шим Дж. Ю. и др. (2011) LCP1, активируемый частичной панкреатэктомией, поддерживает пролиферацию и дифференцировку клеток. Мол Биосист 7: 3104–3111.
  21. 21. Chen X, Sans MD, Strahler JR, Karnovsky A, Ernst SA и др.(2010) Количественный анализ органелларной протеомики грубого эндоплазматического ретикулума нормальной и острой поджелудочной железы крыс с панкреатитом. J. Proteome Res 9: 885–896.
  22. 22. Bao L, Vlcek C, Paces V, Kraus JP (1998) Идентификация и тканевое распределение изоформ мРНК цистатионин-бета-синтазы человека. Arch Biochem Biophys 350: 95–103.
  23. 23. Ли Дж.Х., Ким К.С., Ким Т.Дж., Хонг С.П., Сон С.И. и др. (2011) Иммуногистохимический анализ экспрессии клаудина в кистозных опухолях поджелудочной железы.Oncol Rep 25: 971–978.
  24. 24. Eizirik DL, Sammeth M, Bouckenooghe T., Bottu G, Sisino G, et al. (2012) Транскриптом островков поджелудочной железы человека: экспрессия генов-кандидатов для диабета 1 типа и влияние провоспалительных цитокинов. PLoS Genet 8: e1002552.
  25. 25. Ника А.С., Онген Х., Ирмингер Дж. К., Боско Д., Берни Т. и др. . (2013) Тип клеток, аллельные и генетические сигнатуры в транскриптоме бета-клеток поджелудочной железы человека. Genome Res.
  26. 26.Барретт Дж. К., Клейтон Д. Г., Конканнон П., Аколкар Б., Купер Дж. Д. и др. (2009) Полногеномное ассоциативное исследование и метаанализ показывают, что более 40 локусов влияют на риск диабета 1 типа. Нат Генет 41: 703–707.
  27. 27. Моррис А.П., Войт Б.Ф., Теслович Т.М., Феррейра Т., Сегре А.В. и др. (2012) Крупномасштабный ассоциативный анализ дает представление о генетической архитектуре и патофизиологии диабета 2 типа. Нат Жене 44: 981–990.
  28. 28. Доррелл С., Шуг Дж., Лин С.Ф., Канадей П.С., Фокс А.Дж. и др.(2011) Транскриптомы основных типов клеток поджелудочной железы человека. Диабетология 54: 2832–2844.
  29. 29. Паттерсон С.С., Далквист Г.Г., Гьюрус Э., Грин А., Солтес Г. и др. (2009) Тенденции заболеваемости детским диабетом 1 типа в Европе в 1989–2003 гг. И предсказанные новые случаи на 2005–20 годы: многоцентровое проспективное регистрационное исследование. Ланцет 373: 2027–2033.
  30. 30. Schneider S (2008) Усилия по разработке методов оценки in vivo массы нативных бета-клеток. Диабет, ожирение, метабол. 10 Приложение 4: 109–118.
  31. 31. Линдског С., Асплунд А., Энгквист М., Улен М., Корсгрен О. и др. (2010) Протеомика на основе антител для открытия и исследования белков, экспрессируемых в островках поджелудочной железы. Discov Med 9: 565–578.
  32. 32. Линдског С., Корсгрен О., Понтен Ф., Эрикссон Дж. В., Йоханссон Л. и др. (2012) Новые белки, специфичные для бета-клеток поджелудочной железы: протеомика на основе антител для идентификации новых кандидатов в биомаркеры. J Proteomics 75: 2611–2620.
  33. 33. Whitcomb DC, Gorry MC, Preston RA, Furey W., Sossenheimer MJ и др.(1996) Наследственный панкреатит вызывается мутацией в катионном гене трипсиногена. Нат Генет 14: 141–145.
  34. 34. Витт Х., Лак У., Хеннис Х.С., Классен М., Каге А. и др. (2000) Мутации в гене, кодирующем ингибитор сериновой протеазы, Kazal типа 1, связаны с хроническим панкреатитом. Нат Генет 25: 213–216.
  35. 35. O’Reilly DA, Malde DJ, Duncan T, Rao M, Filobbos R (2014) Обзор диагностики, классификации и лечения аутоиммунного панкреатита.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *