Endokrinní buňky pankreatických ostrůvků: Jejich dynamická souhra v patofyziologickém kontextu

Abstract

Homeostáza glykémie je přísně regulována endokrinními α-, β-, γ-, δ- a ɛ-buňkami Langerhansových ostrůvků, které produkují hormony glukagon, insulin, pankreatický polypeptid, somatostatin a ghrelin. Tyto buněčné typy mají své mechanismy, pomocí nichž reagují na hladinu glukózy v krvi, avšak metabolismus jednotlivých buněk je velmi odlišný od pozorovaného metabolismu celého ostrůvku. Za regulaci výlevu hormonů zodpovídá komplexní komunikace mezi buňkami, kterou nelze pozorovat u oddělených buněk. Izolované β-buňky mají sníženou schopnost výlevu insulinu a synchronizace vápníkových oscilací, čímž se ztrácí charakteristická dvoufázová sekrece tohoto hormonu. U rozptýlených α-buněk lze pozorovat zcela opačné reakce na hladinu glykémie než u α-buněk v ostrůvku in situ. Při zvýšené koncentraci glykémie mají izolované α-buňky tendenci secernovat glukagon, a naopak při nízké hladině glukózy v krvi je jeho výlev inhibován. Tato pozorování pouze zdůrazňují nezbytnou roli mezibuněčných interakcí pro správnou funkci pankreatického ostrůvku, a tedy i regulaci glykémie. Nepříznivý poměr produkovaných hormonů je následkem narušení křehké rovnováhy komunikačních drah, což nevyhnutelně vede k závažnému civilizačnímu onemocnění - k cukrovce. Mezibuněčné interakce v Langerhansově ostrůvku zahrnují komunikaci přes...

Blood glucose homeostasis is tightly regulated by the endocrine α-, β-, γ-, δ- and ε-cells of the islet of Langerhans, which produce the hormones glucagon, insulin, pancreatic polypeptide, somatostatin and ghrelin. Each of these cell types has its own mechanisms via which they react to the glucose concentration in the blood. However, the dispersed cells have a completely different metabolism than the intact islet. Complex communication among the cells is responsible for regulating the islet hormone secretion, which cannot be observed in dispersed cells. Separated β-cells have attenuated insulin secretion and are unable to synchronize their calcium oscillations resulting in the loss of distinct biphasic insulin secretion. Dispersed α-cells react in a completely opposit way to the α-cells in the intact islet. They release glucagon when blood glucose is elevated and inhibit its secretion at low blood glucose concentrations. These observations emphasize fundamental role of the intercellular interactions for the physiological function of the pancreatic islet and thus for the regulation of blood glucose levels. The imbalance of hormone secretion from the islets of Langerhans is a direct consequence of disturbed communication pathways and ultimately leads a lifestyle-related disease of modern civilization...