内分泌胰腺细胞学

胰岛(pancreas islet)是由内分泌细胞组成的细胞团,分布于胰腺腺泡之间。新生儿胰岛约占胰腺体积的10%,重约300~450mg;而成年人胰腺大约有100万个胰岛,约占胰腺体积的1.5%,重约1500mg。因此,按胰岛占胰腺体积或体重比例计算,胰岛重量随年龄而下降。胰岛的相对分布密度以胰尾部最高,体部次之,胰头部最低。胰岛的大小不一,小者仅由十多个细胞组成,大者可含有数百个胰岛细胞。有时,腺泡间质可散布单个β细胞或PP细胞。胰岛细胞成团索状分布,细胞与细胞之间有丰富的有孔型毛细血管分布。

人胰岛主要由α、β、δ和PP四种细胞组成。常规染色难以辨认各种类型的胰岛细胞,一般要用特殊染色法、电镜或免疫组化方法来显示和研究胰岛的各类细胞。

各种胰岛细胞的相对数量随年龄而变化。新生儿期,PP细胞较少(1%),β细胞约占45%,α细胞占23%,δ细胞占32%。而在成年人,β细胞约占66%,α细胞占20%,δ细胞明显下降,仅占10%左右,而PP细胞约占2%。因此,随着年龄的增大,β细胞的相对含量增加而δ细胞数下降。新生儿期胰岛δ细胞明显增多伴血清生长抑素水平升高,其原因未明。

胰岛细胞特殊分化膜结构是细胞间相互调节的结构基础

胰岛内各种细胞间的信息传递、物质转运和相互影响与其他内分泌腺有着许多不同之处。由于血糖调节的需要,胰岛细胞之间具有一些特殊分化的膜结构,它们是完成这些功能的结构基础。

1. 紧密连接(tight junctions):被认为是细胞间隙的屏障。由于紧密连接的存在,使胰岛激素的局部扩散和转运进入有序的通道。其特点是随着细胞外液环境的变化作出迅速而相应的形态与密度变化。胰岛与肝、肠不同,其紧密连接不形成分隔带。

2. 间隙连接(gap junctions):存在于多种胰岛细胞间,间隙连接与紧密连接一起形成连接复合体(junctional complexes)。间隙连接被认为主要与各种胰岛细胞间的功能同步性(synchronization)有关,由于间隙连接的作用,各种细胞间的信息是耦联的。间隙连接的中央通道直径约2nm,可允许离子或分子量小于1200Da的物质通过这一通道,由一个细胞迅速转运到所连接的另一个细胞。

3. 间桥小粒(desmosome):确切功能未明。

胰岛细胞有严密分布和相互联系的解剖关系

正常成年人胰岛的绝大部分激素分泌细胞局限于胰岛细胞群内,但在新生儿,有20%左右的胰岛激素分泌细胞散布于胰腺外分泌组织中,这些胰岛外的内分泌细胞主要位于胰腺导管及其附近。

三维重建技术证明,所有的β细胞之间均形成直接的膜联系,而α细胞、δ细胞与β细胞间是相对松散的,分别与β细胞的一部分膜结构相接。人胰岛主要含有α、β、δ等3种激素分泌细胞。β细胞位于胰岛中央,α细胞组成胰岛的边周部分,约1~3个细胞直径厚度。α细胞的外缘和β细胞之间常含有δ细胞,这种由α、β、δ细胞组成的结构称为胰岛的亚基。但有时也存在α、β、δ细胞的毗邻排列或组合结构。

如上所述,间隙连接将许多胰岛细胞联系在一起,组成功能上统一的胰岛亚基合胞体。合胞体对刺激的反应具有功能整合性和同步性特点。例如,β细胞的胰岛素分泌具有全或无(all-or-none)特性。整合性调节是一种特殊的闭环式负反馈调节,由于调节系统受到刺激量和刺激时间两种变量的影响,所以调节的精度高而迅速。

α细胞(胰高血糖素细胞)

α细胞约占胰岛细胞总数的20%~23%,α细胞在胰体和胰尾部的胰岛内相对较少,胰头部较多。α细胞分泌胰高血糖素,其胞质颗粒较粗,不易溶于酒精。Mallory及Masson染色呈浅红色,Gomori醛复红染色呈红色。颗粒有致密核心,膜与核心之间存在密度较低的晕,晕呈环形或新月形。α细胞除合成和分泌胰高血糖素外,还分泌肠胰高血糖素(glicentin)、胰高血糖素样肽-1(GLP-1)、铬粒素A(CgA)及其裂解片段,其中胰抑素(pancreastatin,PS)是胰岛素分泌的强力抑制物和α细胞的刺激物。此外,α细胞的分泌颗粒中还含有抑胃肽(GIP)、胆囊收缩素(CCK)、ACTH和内啡肽等激素。用免疫组织化学方法可鉴定出这些分泌颗粒。胰高血糖素免疫染色阳性是鉴定α细胞的最可靠方法。

β细胞(胰岛素细胞)

β细胞的数目较多,占胰岛细胞总数的70%左右,均匀地分布于所有的胰岛的中央部位,导管上皮和腺泡内亦可见散在的β细胞。β细胞分泌胰岛素,胞质中的颗粒易溶于酒精,HE染色淡,较难辨认。Mallory及Masson三色染色法呈浅橘红色。用Bouin液固定后,Gomori醛复红染色呈深紫色。人和鼠的β细胞内的分泌颗粒多为杆状或呈结晶小体,小体与膜之间有较宽的清亮间隙。β细胞除分泌胰岛素外,还同时分泌胰淀粉样多肽(amylin)、TRH 和γ-氨基丁酸(GABA)等。用免疫组织化学方法可鉴定胰岛素在β细胞中的定位。

δ细胞(生长抑素细胞)

δ细胞的数目较少,成人δ细胞约占胰岛细胞总数的2%~10%。δ细胞一般均散布于α、β细胞之间,在腺泡和导管上皮内亦有δ细胞分布。δ细胞核常固缩,普通染色难辨认。Mallory及Masson染色呈浅蓝色,Gomori醛复红染色呈红色。除胰岛外,δ细胞还广泛分布于下丘脑、大脑、胃肠、肾上腺髓质及性腺中。δ细胞主要分泌生长抑素。生长抑素对α、β细胞均有抑制作用。δ细胞胞质内的分泌颗粒为均质状,其体积较胰岛素颗粒略大,核心的电子密度略低,膜下空晕窄。用免疫组化方法可显示生长抑素在δ细胞胞质中的定位。

PP细胞(胰多肽细胞)

人和某些动物的胰岛内存在PP细胞。新生儿的胰岛PP细胞约占胰岛细胞总数的1%,至成年后增至2%左右。胞质内含有胰多肽颗粒。其颗粒较胰岛素颗粒略小,形态多样,膜下空晕窄而清晰。免疫组化方法可显示胰多肽在PP细胞中的定位。PP细胞在胰腺中的分布极不均匀,主要分布于胰头后部和头钩部,体部及尾部较少。在胰岛中,PP细胞多位于胰岛的周边部,有时亦分布于导管上皮和胰腺腺泡内。胰腺各种激素分泌细胞(人和动物)的分布、特征和标志物见下表。

胰腺激素分泌细胞的比较

胰腺激素分泌细胞的比较

注:?:尚不能确定或不清楚;NSE:神经元特异性烯醇酶;VIP:血管活性肠肽;5-HT:5-羟色胺;GRP:胃泌素释放肽

其他激素分泌细胞

除上述四种主要细胞外,在某些动物的胰岛内还存在D1细胞(分泌血管活性肠肽,VIP)、G细胞(分泌胃泌素)和C细胞(无分泌颗粒,但很可能为一种多潜能未分化干细胞,在一定条件下可分化为α、β、δ等细胞)。胰岛中的一些细胞(未定型)可合成和分泌谷氨酸脱羧酶(GAD)、TB-2蛋白(180个氨基酸残基,与IGF-1有同源序列)、GAWK(由α细胞分泌)、PS(49个氨基酸残基,细胞来源未明)、铬粒素(chromostatin,可能来源于β细胞及α细胞)和甘丙素(galanin,细胞来源未明)。人的胰岛中是否存在D1细胞尚无一致意见。有报道,新生儿低血糖症患者的胰岛和一些正常新生儿胰岛中存在D1细胞,免疫组化显示细胞中含有VIP分泌颗粒。胰腺导管,胰岛周围的肽能神经纤维和神经丛末梢也可鉴定出VIP。

成人胰岛中一般无G细胞。曾报道,在胎儿胰岛及胰岛细胞增生症患儿的胰岛、胰泡和导管黏膜上存在少数散在性分布的G细胞。出生后,G细胞主要集中在胃窦黏膜的中层,十二指肠和空肠黏膜也有少许G细胞。胰腺导管黏膜还可能存在少量EC细胞(肠嗜铬细胞,分泌5-HT),人胰岛中是否存在这种细胞尚无定论。

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