Celulele Langerhans se găsesc în stratul bazal. Sistemul imunitar al pielii. Citokine - bioregulatori ai reacțiilor imune

Margolina A.A. dr., Hernandez E.I. Ph.D.

Epidermă- Acesta este stratul superior al pielii, reînnoit constant. Este legat de derm printr-o structură specială - membrana bazală. Membrana bazală este o formațiune foarte importantă. Acesta servește ca un filtru care nu permite trecerea moleculelor mari încărcate și, de asemenea, acționează ca un mediu de legătură între derm și epidermă. Oamenii de știință cred că prin membrana bazală, epiderma poate influența celulele dermice, determinându-le să mărească sau să încetinească sinteza diferitelor substanțe. Această idee este folosită în dezvoltarea unor produse cosmetice, în care sunt introduse molecule speciale - bioregulatori, care declanșează procesul de interacțiune dermo-epidermic. Pe membrana bazală există un strat de celule germinale care se divid continuu, asigurând reînnoirea pielii. Printre celulele germinale există celule mari ramificate - melanocite și celule Langerhans. Melanocitele produc granule de pigment melanina, care confera pielii o anumita nuanta, de la auriu la inchis sau chiar negru.

Celulele Langerhans provin din familia macrofagelor. La fel ca macrofagele dermei, ele joacă rolul de gardieni, adică protejează pielea de invazia externă și controlează activitatea altor celule cu ajutorul moleculelor reglatoare. Procesele celulelor Langerhans pătrund în toate straturile epidermei, ajungând la nivelul stratului cornos. Se crede că celulele Langerhans pot intra în derm, pot pătrunde în ganglionii limfatici și se pot transforma în macrofage. Acest lucru atrage multă atenție din partea oamenilor de știință asupra lor, ca o legătură de legătură între toate straturile pielii. Se crede că celulele Langerhans reglează rata de proliferare a celulelor din stratul bazal, menținându-l la un nivel optim scăzut. În condiții de stres, când factorii traumatici chimici sau fizici acționează la suprafața pielii, celulele Langerhans dau celulelor bazale ale epidermei un semnal pentru creșterea diviziunii.

Principalele celule ale epidermei sunt keratinocitele, care repetă în miniatură calea fiecărui organism care trăiește pe pământ. Se nasc, trec printr-o anumită cale de dezvoltare și în cele din urmă mor. Moartea keratinocitelor este un proces programat care este concluzia logică a căii lor de viață. După ce au fost smulse din membrana bazală, ei intră pe calea morții inevitabile și, treptat îndreptându-se spre suprafața pielii, se transformă într-o celulă moartă - un corneocit (celulă cornoasă). Acest proces este atât de bine organizat încât putem împărți epiderma în straturi - fiecare strat conține celule într-un anumit stadiu de dezvoltare (sau, după cum spun oamenii de știință, diferențiere). Celulele germinale stau pe membrana bazala. Trăsătura lor distinctivă este capacitatea de împărțire infinită (sau aproape infinită). Se crede că o populație de celule care se divid activ este situată în acele zone ale membranei bazale în care epiderma este adâncită în derm. Odată cu vârsta, aceste depresii se netezesc, ceea ce este considerat un semn de epuizare a populației germinale de celule ale pielii. Celulele din stratul bazal al pielii se divid, dând naștere la descendenți care sunt exact ca celulele mamă. Dar, mai devreme sau mai târziu, unele dintre celulele fiice se desprind de membrana bazală și intră pe calea maturizării care duce la moarte. Desprinderea de membrana bazală servește ca declanșator pentru sinteza proteinei keratinei, care, pe măsură ce celula se mișcă în sus, umple întreaga citoplasmă și deplasează treptat organelele celulare. În cele din urmă, keratinocitul își pierde nucleul și devine un corneocit, o solzică plată umplută cu granule de cheratină care îi conferă rigiditate și rezistență. Acest lucru se întâmplă în stratul superior al pielii, care se numește stratul cornos. Stratul cornos, format din celule moarte, este baza barierei epidermice a pielii noastre.

Potrivit opiniilor moderne, stratul cornos este format din solzi plate de cheratina, care, ca și cărămizile, sunt cimentate cu un strat lipidic (de grăsime). Stratul lipidic este format din molecule speciale - așa-numitele lipide polare. Aceste lipide diferă de lipidele nepolare prin faptul că constau dintr-un cap hidrofil și o coadă hidrofobă. În apă, moleculele lipidelor polare se grupează independent în așa fel încât cozile hidrofobe să fie ascunse de apă, iar capetele hidrofile, dimpotrivă, se confruntă cu mediul apos. Dacă sunt puține astfel de lipide (sau dacă amestecul de lipide și apă este agitat bine), atunci se formează bile. Dacă există multe molecule, ele formează straturi extinse cu două straturi.

Bariera epidermica

Straturile lipidice ale stratului cornos sunt compuse din lipide care aparțin clasei de sfingolipide sau ceramide. Pentru prima dată, sfingolipidele au fost izolate din țesutul cerebral. Au primit al doilea nume - ceramide - de la cuvântul latin cerebrum (creier). Ulterior s-a constatat că ceramidele sunt implicate în construcția barierei epidermice, formând un strat lipidic între solzii cornos. Ceramidele sunt compuse din alcoolul gras sfingozină (formează capul) și un acid gras (coada). Dacă un acid gras are legături duble, atunci se numește nesaturat, dacă nu există legături duble, atunci se spune că acidul este saturat; În funcție de ce acid gras este atașat de capul de ceramidă, straturile lipidice construite din acestea sunt mai mult sau mai puțin lichide. Cele mai dure foi lipidice (cristaline) sunt formate din ceramide cu cozi saturate. Cu cât coada de ceramidă este mai lungă și cu cât conține mai multe legături duble, cu atât structurile lipidice devin mai fluide.

Dintre ceramide, se remarcă ceramidele cu lanț lung. Cozile lor sunt reprezentate de acizi grași care au mai mult de 20 de atomi de carbon în lanț. Ceramidele cu lanț lung acționează ca nituri, ținând împreună straturile lipidice adiacente. Datorită acestora, stratul lipidic multistrat nu se delaminează și reprezintă o structură integrală. Ceramidele au devenit recent ingrediente foarte populare în cosmetică. Popularitatea ceramidelor se datorează rolului pe care îl joacă în menținerea integrității barierei epidermice. Datorită prezenței unui strat lipidic multistrat între solzii cornos, stratul cornos este capabil să protejeze eficient pielea nu numai de pătrunderea substanțelor străine din exterior, ci și de deshidratare. După cum vom vedea, efectul tuturor produselor cosmetice trebuie evaluat în primul rând din punctul de vedere al efectului lor asupra barierei epidermice, deoarece este destul de vulnerabil și ușor de distrus. Încălcarea integrității barierei epidermice duce la consecințe grave asupra pielii, în primul rând din cauza perturbării echilibrului hidric al epidermei.

Manta acidă a pielii

Suprafața pielii normale este acidă, iar pH-ul acesteia (o măsură a acidității) este 5,5 (pH-ul neutru este 7,0, iar pH-ul sângelui este 7,4). Aproape toate celulele vii (inclusiv cele mai multe bacteriene) sunt foarte sensibile la modificările pH-ului și chiar și o ușoară acidificare le dăunează. Doar pielea, acoperită cu un strat de celule cheratinizate moarte, își poate permite să îmbrace o manta acidă (se mai numește și manta Marchionini). Mantaua acidă a pielii este formată dintr-un amestec de sebum și transpirație, la care se adaugă acizi organici - lactic, citric și alții. Acești acizi se formează ca urmare a proceselor biochimice care au loc în epidermă. Mantaua acidă a pielii este prima linie de apărare împotriva microorganismelor, deoarece majoritatea microorganismelor nu le place un mediu acid. Și totuși există bacterii care trăiesc constant pe piele, de exemplu Staphylococcus epidermidis, lactobacili. Ei preferă să trăiască într-un mediu acid și chiar să producă ei înșiși acizi, contribuind la formarea mantalei acide a pielii. Bacteria Staphylococcus epidermidis nu numai că nu dăunează pielii, dar chiar produce toxine care au un efect asemănător antibioticului și inhibă activitatea vitală a microflorei patogene. Spălarea frecventă cu săpun alcalin poate distruge mantaua acidă. Apoi bacteriile „bune” iubitoare de acid se vor găsi în condiții neobișnuite, iar bacteriile „rele” sensibile la acid vor avea un avantaj. Din fericire, mantaua acidă a pielii sănătoase este restabilită destul de repede.

Aciditatea pielii este afectată în unele boli ale pielii. De exemplu, la boli fungice pH-ul crește la 6 (reacție ușor acidă), la eczemă la 6,5 (reacție aproape neutră), cu acnee la 7 (neutru). Trebuie remarcat faptul că la nivelul stratului bazal al epidermei, unde se află celulele germinale, pH-ul pielii devine egal cu pH-ul sângelui - 7,4.

Derma

Dermul joacă rolul unui cadru care asigură proprietățile mecanice ale pielii - elasticitatea, rezistența și extensibilitatea acesteia. Seamănă cu o combinație de saltea cu apă și arcuri, unde rolul arcurilor îl joacă fibrele de colagen și elastină, tot spațiul dintre care este umplut cu un gel apos format din mucopolizaharide (glicozaminoglicani). Moleculele de colagen seamănă de fapt cu arcuri, deoarece firele de proteine din ele sunt răsucite ca niște spirale. Glicozaminoglicanii sunt molecule mari de polizaharide care nu se dizolvă în apă, ci se transformă într-o plasă, ale cărei celule captează o cantitate mare de apă - se formează un gel vâscos. În apropierea membranei bazale, dermul conține mai mulți glicozaminoglicani, iar „izvoarele” sale sunt mai moi. Acesta este așa-numitul strat papilar al dermei. Formează o pernă moale direct sub epidermă. Sub stratul papilar se află stratul reticular, în care fibrele de colagen și elastină formează o rețea rigidă de susținere. Această plasă este, de asemenea, impregnată cu glicozaminoglicani. Principalul glicozaminoglican al dermei este acidul hialuronic, care are cea mai mare greutate moleculară și leagă cea mai mare apă.

Starea dermei, această saltea pe care se sprijină epiderma, elasticitatea și rezistența ei la stres mecanic sunt determinate atât de starea „arcurilor” - fibre de colagen și elastină, cât și de calitatea gelului apos format din glicozaminoglicani. Dacă salteaua nu este în ordine - arcurile sunt slăbite sau gelul nu reține umezeala - pielea începe să se lade sub influența gravitației, să se schimbe și să se întindă în timpul somnului, râsului și plânsului, se încrețește și își pierde elasticitatea. În pielea tânără, atât fibrele de colagen, cât și gelul de glicozaminoglican sunt reînnoite constant. Odată cu vârsta, reînnoirea substanței intercelulare a dermei devine mai lentă, fibrele deteriorate se acumulează, iar numărul de glicozaminoglicani scade constant. Găsirea modalităților de a influența derma este visul prețuit al cosmetologilor, deoarece acest lucru ar face posibilă eliminarea efectivă a ridurilor. Din păcate, în realitate, doar chirurgii plasticieni pot obține un efect de încredere.

Pe lângă colagen, elastină și glicozaminoglicani (substanță intercelulară), dermul conține elemente celulare, vase de sânge și glande (sudoroare și sebacee). Sarcina principală a celulelor dermice este de a sintetiza și distruge substanța intercelulară. Acest lucru este realizat în principal de fibroblaste. Fibroblastele produc numeroase enzime cu care distrug colagenul și acidul hialuronic și, de asemenea, sintetizează din nou aceste molecule. Acest proces are loc continuu și datorită acestuia substanța intercelulară este în mod constant reînnoită. Metabolismul acidului hialuronic are loc deosebit de rapid. La îmbătrânirea pielii, activitatea fibroblastelor scade, iar aceștia își fac față din ce în ce mai prost responsabilităților. Capacitatea de a sintetiza substanțe intercelulare se pierde deosebit de rapid. Dar abilitățile distructive rămân la același nivel pentru o lungă perioadă de timp (spărgerea nu înseamnă construcție!). Prin urmare, la îmbătrânirea pielii, grosimea dermei scade, conținutul de umiditate scade, ca urmare, pielea își pierde fermitatea și elasticitatea.

Pe lângă fibroblaste, macrofagele sunt celule importante ale dermului. Aceștia joacă rolul de pază și asigură că substanțele străine nu pătrund în piele. Macrofagele nu au o memorie specifică, așa că lupta lor împotriva factorilor de probleme nu duce la dezvoltarea unei reacții alergice. Toate macrofagele au puterea de a da ordine celulelor din jur. Pentru a face acest lucru, ei produc un număr mare de molecule de reglare - citokine. La fel ca și fibroblastele, macrofagele devin mai puțin active în timp. Aceasta duce la scăderea proprietăților protectoare ale pielii și la comportamentul incorect al altor celule care așteaptă semnale de la macrofage. În acest caz, pielea seamănă cu o țară sub un conducător slab - pregătirea pentru luptă a armatei scade, disciplina slăbește și economia se prăbușește. Pentru a compensa cumva acest lucru, unele cosmetice și suplimente nutritive includ substanțe care stimulează macrofagele și le obligă să-și îndeplinească mai activ funcțiile.

Întregul dermă este pătruns de cele mai fine vase de sânge și limfatice. Sângele care curge prin vase strălucește prin epidermă și conferă pielii o nuanță roz. Umiditatea și substanțele nutritive intră în dermă din vasele de sânge. Umiditatea este captată de molecule higroscopice (de legare și reținere a umidității) - proteine și glicozaminoglicani, care apoi se transformă într-o formă de gel. O parte din umiditate crește mai sus, pătrunde în epidermă și apoi se evaporă de pe suprafața pielii. Nu există vase de sânge în epidermă, așa că umezeala și nutrienții se infiltrează încet în epidermă din derm. Când intensitatea fluxului sanguin în vasele dermei scade, epiderma este prima care suferă. În acest caz, pielea seamănă cu un copac care începe să se usuce din vârf. Prin urmare, aspectul pielii depinde în mare măsură de starea vaselor sale de sânge. Gimnastica vasculară, masajul, stimularea microcurentului și medicamentele care întăresc pereții vaselor de sânge și îmbunătățesc microcirculația vor avea un efect benefic asupra aspectului pielii. Cu toate acestea, este posibilă și o altă variantă, atunci când uscarea epidermei se explică prin evaporarea prea intensă a apei prin stratul cornos. În acest caz, alimentarea cu apă din dermă poate rămâne la același nivel.

Concluzie

Majoritatea organelor corpului nostru constau din celule vii, astfel încât efectul oricărui efect (inclusiv medicinal) asupra acestor organe poate fi reprezentat ca suma reacțiilor celulelor individuale. Cu pielea, situația este oarecum diferită. Pielea este o colecție de celule vii, substanță intercelulară (care ocupă un volum destul de mare) și celule nevii (solzi cornoase). O schimbare semnificativă în funcționarea pielii poate fi realizată numai prin modificări ale celulelor vii, iar acest proces este destul de lung. Acționând asupra celulelor nevii și a substanței extracelulare, este posibil să se realizeze o schimbare temporară a aspectului pielii (de exemplu, saturarea substanței extracelulare a dermei cu umiditate va netezi pielea și va crește elasticitatea acesteia, iar exfolierea solzii morți de la suprafața pielii o vor lumina). Modificările în starea substanței extracelulare și a stratului de celule nevii pot afecta, la rândul lor, activitatea celulelor vii. Apoi, pe lângă efectul temporar care poate fi observat imediat după expunere, la nivelul pielii vor apărea modificări lente, ale căror rezultate vor apărea după mult timp.

Când aplicăm produse cosmetice pe pielea noastră, vedem adesea un efect imediat. În același timp, efectele întârziate ne scapă atenției. Este aproape imposibil să le urmăriți pe cont propriu. În primul rând, pot dura săptămâni sau chiar luni să apară. În al doilea rând, cantitatea de substanțe pe care vom avea timp să le aplicăm pe piele în acest timp este prea mare pentru a asocia modificările pielii cu orice cremă sau loțiune specifică. Prin urmare, este foarte important să cunoaștem principalele obiecte de acțiune pentru produsele cosmetice în piele și să avem o idee bună care dintre efectele observate pot fi cauzate de expunerea la celulele vii și care la alte structuri ale pielii. Este important să poți să nu cedezi iluziilor și să te gândești de fiecare dată la ce poate face cosmeticele cu adevărat.

Celulele Langerhans sunt un tip de macrofage. Pe lângă epidermă, se observă și în mucoasele gurii, anus, vagin, tract urinar, bronhii și cornee. Ei migrează pe piele din măduva osoasă. Aceste celule formează procese citoplasmatice ramificate - așa-numitele dendrite în citoplasmă conțin o cantitate semnificativă de lizozomi, precum și granule de melanină fagocitată. Ele pot capta antigene și le pot transfera la celulele T-helper și sunt, de asemenea, capabile să induce proliferarea limfocitelor T; prima dintre celulele imunocompetente care contactează antigenele mediului extern și, de asemenea, participă la reacțiile antitumorale ale organismului, oferind reacții locale de protecție ale epidermei. Celulele Merkel, împreună cu dendritele modificate adiacente ale neuronilor senzoriali (discurile Merkel), oferă sensibilitate tactilă.

Celulele Langerhans sunt celule antigenice care reprezintă mai puțin de 5% din toate celulele epidermice. Acestea captează antigenele pielii, le asimilează, le prelucrează și ulterior formează un complex de histocompatibilitate. În câteva ore de la contact, celulele Langerhans părăsesc epiderma și migrează prin sistemul limfatic către ganglionii limfatici drenați.

În ultimii 10 ani, înțelegerea noastră despre celulele dendritice, originea și funcțiile lor a fost rafinată semnificativ. Originea măduvei osoase a celulelor dendritice a fost dovedită. Cu toate acestea, stadiul specific al debutului diferențierii celulelor dendritice trebuie încă clarificat. Există două căi posibile de diferențiere: de la o singură celulă precursoare de celulă dendritică sau de la un precursor comun al seriei mielomonocitare, care se diferențiază la stadiul de monocite, iar monocitul se poate diferenția fie într-un macrofag tisular, fie într-o celulă dendritică. Este posibil ca precursorii celulelor dendritice din măduva osoasă să populeze diverse țesuturi non-limfoide prin fluxul sanguin: epiderma pielii, mucoasele căilor respiratorii, tractul gastrointestinal și urogenital, țesuturile interstițiale ale inimii, rinichii și altele. organe. În epiderma pielii și a căilor respiratorii mucoase, aceste celule sunt numite „celule Langerhans”. Imigrarea celulelor progenitoare dendritice din sângele periferic în piele se poate datora faptului că acestea cresc expresia liganzilor pentru selectinele endoteliale. În același timp, expresia E-selectinelor crește pe celulele endoteliale ale capilarelor dermice. Colonizarea țesuturilor nelimfoide de către celulele dendritice stimulează factorul de creștere.

Producția crescută de celule factor de creștere în țesutul pulmonar în timpul inflamației duce la recrutarea celulelor de tip Langerhans în țesutul pulmonar. Cei mai timpurii imigranți la locul inflamației bacteriene din plămâni sunt celulele dendritice - precursori care exprimă antigenele MHC clasa 2. Celulele care sosesc rămân în asociere cu cele epiteliale și se diferențiază în celule dendritice tipice. Celulele dendritice sunt recrutate în epiteliul căilor respiratorii ca răspuns la administrarea aerosolizată de lipopolizaharide bacteriene (LPS). Același LPS, aparent, prin inducerea sintezei TNFα, poate servi drept semnal pentru plecarea celulelor dendritice din țesutul periferic către ganglionul limfatic de drenaj. În țesuturile nelimfoide, diferențierea inițială a celulelor dendritice are loc odată cu dobândirea de activitate maximă a acestora.

Citokinele proinflamatorii (IL-1, TNFα) determină maturarea accelerată a celulelor dendritice și migrarea lor din organele non-limfoide în sânge sau limfa aferentă. Astfel, celulele dendritice migrează către ganglionii limfatici, unde fenotipul lor se schimbă dramatic, se transformă în celule „prezentatoare” mature care exprimă molecule costimulatoare pe membranele lor și sunt capabile să inițieze un răspuns specific al limfocitelor T; Citokinele care îmbunătățesc diferențierea celulelor dendritice includ: TNFa, GM-CSF, IL-4, IFNy. În schimb, IL-10 produsă de keratinocite inhibă funcțiile de prezentare a antigenului celulelor dendritice. Celulele dendritice, împreună cu macrofagele și limfocitele B, sunt celule profesionale prezentatoare de antigen. Celulele dendritice sunt cele mai active în inițierea răspunsului imun primar.

Celulele dendritice au multe asemănări cu macrofagele, dar au și diferențe semnificative. Numai celulele dendritice imature aflate în stadiile incipiente de diferențiere în țesuturile non-limfoide, de exemplu celulele Langerhans, au activitate fagocitară. Principala modalitate de captare a antigenului, caracteristică celulelor dendritice, este macropinocitoza, în urma căreia antigenul intră în vacuolă, unde este procesat și peptidele rezultate sunt combinate cu molecule MHC. De obicei, celulele dendritice captează antigenul la periferie (în țesuturile non-limfoide), după care migrează către ganglionii limfatici, unde prezintă acest antigen pentru recunoașterea TCR și activarea celulelor T.

În acest caz, funcțiile celulelor dendritice trec de la captarea antigenului la stimularea limfocitelor T, pentru care încep să fie moleculele de aderență (ICAM-1, LFA-3) și costimulatoare (B7-1, B7-2, CD40) corespunzătoare. exprimat pe membrana celulelor dendritice, precum și moleculele CD44, care controlează migrarea celulelor dendritice în organele limfoide. Celulele dendritice pot prezenta antigen procesat în fagolizozomi în complex cu molecule MHC clasa 2 și antigene exogene solubile în complex cu molecule MHC clasa 1. În același timp, captarea antigenului și prezentarea acestuia sunt separate în timp și spațiu. Spre deosebire de macrofage, celulele dendritice nu sunt capabile să îndeplinească funcțiile de „scavenger” cu digestia proteinelor capturate în aminoacizi individuali. În celulele dendritice, endocitoza este doar primul pas în prezentarea antigenului. Sunt considerate cele mai active dintre celulele profesionale prezentatoare de antigen, capabile să prezinte atât proprii epitopi autoantigeni, cât și epitopi antigenici asociați tumorii. În plus, celulele dendritice sunt capabile să sintetizeze în mod constitutiv cantități semnificative din punct de vedere fiziologic de MIP-1γ activ biologic, care mediază chemotaxia și migrarea limfocitelor T, de exemplu. celulele dendritice pot fi implicate în recrutarea limfocitelor T (atât CD4 + cât și CD8 +) înainte de activarea acestora.

Pielea noastră ne protejează de tăieturi, acizi, temperaturi scăzute și ridicate... poate că asta este tot ce putem auzi despre proprietățile pielii de la o persoană întrebat la întâmplare. Și după cum vedem, aici vorbim despre funcții de protecție pur mecanice. Percepem pielea ca pe o bio-acoperire care ne protejează mecanic.
Acest lucru este, fără îndoială, adevărat. Dar asta nu este tot ceea ce este pielea noastră.

De fapt, pielea este în esență un organ separat al corpului nostru. Această expresie este probabil suficientă pentru a indica cât de complex este un obiect. Și, desigur, într-o singură postare nu vom putea nici măcar să ne apropiem de a descrie toate proprietățile sale uimitoare, așa că acum să ne uităm la un singur aspect.

Pielea noastră îndeplinește funcții imunologice. Identifică agenții patogeni și îi combate. Cum anume? Pielea contine celule speciale - CELULELE LANGERHANS (a nu se confunda cu insulele Langerhans din coada pancreasului). Este un macrofag intradermic. „Intradermic” înseamnă în interiorul dermului, stratul mijlociu al pielii. „Macrofag” înseamnă că vânează agenți patogeni și îi devorează.

Celula Langerhans se comportă ca o adevărată gardă - poate migra de la dermă la epidermă (stratul cel mai exterior al pielii) și înapoi. Pe parcurs, poate privi în ganglionii limfatici. În general, este de gardă, este treaz, este de serviciu.

Uneori, o bacterie patogenă întâlnește o celulă Langerhans dacă reușește să treacă printr-un strat dens de KERATINOCITE (solame cornoase de pe însăși suprafața pielii), ținute împreună de CIMENTUL INTERCELULAR. Și apoi celula Langerhans, fiind un macrofag bine pregătit, devorează bacteria și își afișează fragmentele pe membrana exterioară.

Pentru ce? Astfel, arată fragmente ale agentului patogen la limfocitele T, care trăiesc chiar acolo, în apropiere, în epidermă și ganglioni limfatici. Și apoi este lansată reacția imună obișnuită cu participarea T-helpers, T-killers etc.

Există o mulțime de celule Langerhans în epiderma noastră (stratul superior al pielii), uneori până la 8% din numărul total de celule! Deci armata pe care o avem în apărare este foarte puternică și, în plus, au asistenți - alte macrofage - CELULELE GREENSTEIN.

Asta e tot - mână în mână, suliță la suliță, ca să zic așa:) Celulele Langerhans, celulele Greenstein și limfocitele T care trăiesc în interiorul pielii noastre ne protejează de agenții patogeni care sunt suficient de puternici și de vicleni pentru a depăși prima barieră mecanică pe drum. Și din moment ce există o mulțime de bacterii în jur, apărătorii noștri au suficientă treabă de făcut și eliberează constant substanțe bioactive care au un efect mortal asupra inamicului. Și astfel pielea noastră are nevoie de protecție împotriva acestor substanțe chimice ale noastre, astfel încât să nu deterioreze propriile celule subiacente. Și alte celule ale pielii fac acest lucru cu ajutorul unor proteine speciale.

Țesutul pancreatic este reprezentat de două tipuri de formațiuni celulare: acinul, care produce enzime și este implicat în funcția digestivă, și insula Langerhans, a cărei funcție principală este de a sintetiza hormoni.

Există puține insulițe în glanda însăși: ele reprezintă 1-2% din masa totală a organului. Celulele insulelor Langerhans diferă ca structură și funcție. Există 5 tipuri de ele. Ele secretă substanțe active care reglează metabolismul carbohidraților, digestia și pot participa la răspunsul la reacțiile de stres.

Care sunt insulele Langerhans?

Insulele Langerhans (OL) sunt microorganisme polihormonale formate din celule endocrine situate pe toată lungimea parenchimului pancreatic, care îndeplinește funcții exocrine. Grosimea lor este localizată în partea cozii. Dimensiunea insulelor Langerhans este de 0,1-0,2 mm, numărul lor total în pancreasul uman variază de la 200 mii la 1,8 milioane.

Celulele formează grupuri separate, între care trec vasele capilare. Ele sunt delimitate de epiteliul glandular al acinilor prin țesutul conjunctiv și fibrele celulelor nervoase care circulă acolo. Aceste elemente ale sistemului nervos și celulele insulei formează complexul neuroinsular.

Elementele structurale ale insulelor - hormoni - îndeplinesc funcții intrasecretorii: reglează metabolismul glucidelor și lipidelor, procesele digestive și metabolismul. Glanda copilului conține 6% din aceste formațiuni hormonale din suprafața totală a organului. La un adult, această parte a pancreasului este redusă semnificativ și reprezintă 2% din suprafața glandei.

Istoria descoperirii

Grupuri de celule, diferite ca aspect și structură morfologică față de țesutul principal al glandei și situate în grupuri mici în principal în coada pancreasului, au fost descoperite pentru prima dată în 1869 de către patologul german Paul Langerhans (1849-1888).

În 1881, remarcabilul om de știință rus, fiziopatologul K.P. Ulezko-Stroganova (1858-1943) a efectuat lucrări fundamentale fiziologice și histologice privind studiul pancreasului. Rezultatele au fost publicate în revista „Doctor”, 1883, nr. 21 - articolul „Cu privire la condiția odihnei și activității ei”. În ea, pentru prima dată la acel moment, ea a exprimat o ipoteză despre funcția endocrină a formațiunilor pancreatice individuale.

Bazat pe munca ei din 1889-1892. în Germania, O. Minkovsky și D. Mehring au descoperit că atunci când pancreasul este îndepărtat, se dezvoltă diabetul zaharat, care poate fi eliminat prin transplantarea unei părți dintr-un pancreas sănătos sub pielea animalului operat.

Omul de știință local L.V. Sobolev (1876-1921) a fost unul dintre primii, pe baza unor lucrări de cercetare, care a arătat importanța insulițelor descoperite de Langerhans și numite după el în producerea unei substanțe legate de apariția diabetului zaharat.

Ulterior, datorită unui număr mare de studii efectuate de fiziologi din Rusia și din alte țări, au fost descoperite noi date științifice despre funcția endocrină a pancreasului. În 1990, a fost efectuat primul transplant de insulițe Langerhans la oameni.

Tipuri de celule insulare și funcțiile lor

Celulele OB diferă prin structura lor morfologică, funcții și localizare. În interiorul insulelor au un aranjament mozaic. Fiecare insulă are o organizare ordonată. În centru sunt celule care secretă insulină. La margini există celule periferice, al căror număr depinde de dimensiunea OB. Spre deosebire de acini, OB nu conține propriile conducte - hormonii intră direct în sânge prin capilare.

Există 5 tipuri principale de celule OB. Fiecare dintre ele sintetizează unul anume, reglând digestia, metabolismul carbohidraților și proteinelor:

celule α;
celule β;
celule 5;
celule PP;
celule epsilon.

Celulele alfa

Celulele alfa ocupă un sfert din suprafața insulei (25%) și sunt a doua ca importanță: produc glucagon, un antagonist al insulinei. Controlează procesul de descompunere a lipidelor, ajută la creșterea nivelului de zahăr din sânge și este implicat în reducerea nivelurilor de calciu și fosfor din sânge.

Celulele beta

Celulele beta alcătuiesc stratul interior (central) al lobulului și sunt principalele (60%). Ele sunt responsabile pentru producerea de insulină și amilină, un însoțitor al insulinei în reglarea glicemiei. Insulina îndeplinește mai multe funcții în organism, principala fiind normalizarea nivelului de zahăr. Dacă sinteza sa este întreruptă, se dezvoltă diabetul zaharat.

Celulele delta

Celulele delta (10%) formează stratul exterior al insulei. Ei produc somatostatina, un hormon, din care o parte semnificativă este sintetizată în hipotalamus (structura creierului) și se găsește și în stomac și intestine.

Din punct de vedere funcțional, este, de asemenea, strâns legat de glanda pituitară, reglează activitatea anumitor hormoni care sunt produși de acest departament și, de asemenea, suprimă formarea și eliberarea de peptide active hormonal și serotonina în stomac, intestine, ficat și pancreas.

celule PP

Celulele PP (5%) sunt situate la periferie, numărul lor este de aproximativ 1/20 din insuliță. Pot secreta polipeptidă intestinală vasoactivă (VIP), polipeptidă pancreatică (PP). Cantitatea maxima de VIP (peptida vasointensa) se gaseste in organele digestive si in sistemul genito-urinar (in uretra). Afectează starea tractului digestiv, îndeplinește multe funcții, inclusiv având proprietăți antispastice împotriva mușchilor netezi ai vezicii biliare și sfincterelor organelor digestive.

Celulele Epsilon

Cele mai rare dintre cele incluse în OB sunt celulele epsilon. Analiza microscopică a unui preparat dintr-un lobul al pancreasului poate determina că numărul lor în compoziția totală este mai mic de 1%. Celulele sintetizează grelina. Dintre numeroasele sale funcții, cea mai studiată este capacitatea sa de a influența apetitul.

Ce patologii apar în aparatul insular?

Deteriorarea celulelor OB duce la consecințe grave. Odată cu dezvoltarea procesului autoimun și producerea de anticorpi (AB) la celulele OB, numărul tuturor elementelor structurale enumerate scade brusc. Deteriorarea a 90% din celule este însoțită de o scădere bruscă a sintezei insulinei, ceea ce duce la diabet zaharat. Producerea de anticorpi la celulele insulelor pancreatice are loc în principal la tineri.

Pancreatita, un proces inflamator în țesuturile pancreasului, duce la consecințe grave din cauza deteriorării insulelor. Apare adesea într-o formă severă, în care are loc moartea totală a celulelor organelor.

Determinarea anticorpilor la insulele Langerhans

Dacă din anumite motive apare o defecțiune în organism și începe producția activă de anticorpi împotriva propriilor țesuturi, aceasta duce la consecințe tragice. Când celulele beta sunt expuse la anticorpi, diabetul zaharat de tip 1 se dezvoltă din cauza producției insuficiente de insulină. Fiecare tip de anticorp produs acționează împotriva unui anumit tip de proteină. În cazul insulelor Langerhans, acestea sunt structuri de celule beta responsabile de sinteza insulinei. Procesul decurge progresiv, celulele mor complet, metabolismul carbohidraților este perturbat, iar cu o alimentație normală pacientul poate muri de foame din cauza modificărilor ireversibile ale organelor.

Au fost dezvoltate metode de diagnostic pentru a determina prezența anticorpilor la insulină în corpul uman. Indicațiile pentru un astfel de studiu sunt:

obezitatea pe baza istoricului familial;
orice patologie a pancreasului, inclusiv leziuni anterioare;
infecții severe: în principal virale, care pot declanșa dezvoltarea unui proces autoimun;
stres sever, stres mental.

Există 3 tipuri de anticorpi prin care diabetul de tip 1 este diagnosticat:

la decarboxilaza acidului glutamic (unul dintre aminoacizii esențiali din organism);
la insulina produsă;
la celulele OL.

Aceștia sunt markeri specifici unici care trebuie incluși în planul de examinare pentru pacienții cu factori de risc existenți. Din volumul de cercetare enumerat, detectarea anticorpilor la componenta aminoacizilor glutamic este un semn de diagnostic precoce al diabetului. Ele apar atunci când încă nu există semne clinice ale bolii. Ele sunt detectate în principal la o vârstă fragedă și pot fi folosite pentru a identifica persoanele cu predispoziție la dezvoltarea bolii.

Transplant de celule insulare

Transplantul de celule OB este o alternativă la transplantul pancreasului sau a unei părți a acestuia, precum și la instalarea unui organ artificial. Acest lucru se datorează sensibilității și sensibilității ridicate a țesutului pancreasului la orice influență: se rănește ușor și are dificultăți în a-și restabili proprietățile.

Transplantul de insula de astăzi face posibilă tratarea diabetului zaharat de tip I în cazurile în care terapia de substituție cu insulină și-a atins limitele și devine ineficientă. Metoda a fost folosită pentru prima dată de specialiștii canadieni și constă în introducerea de celule donatoare endocrine sănătoase în vena portă a ficatului în pacient cu ajutorul unui cateter. Are scopul de a face ca celulele beta rămase să funcționeze.

Datorită funcționării celulelor transplantate, cantitatea de insulină necesară pentru menținerea nivelului normal de glucoză din sânge este sintetizată treptat. Efectul vine rapid: cu o operație de succes, după două săptămâni starea pacientului începe să se îmbunătățească, terapia de substituție dispare, iar pancreasul începe să sintetizeze independent insulina.

Pericolul operației constă în respingerea celulelor transplantate. Folosim materiale cadaverice care sunt atent selectate în funcție de toți parametrii de compatibilitate tisulară. Deoarece există aproximativ 20 de astfel de criterii, anticorpii prezenți în organism pot duce la distrugerea țesutului pancreatic. Prin urmare, un tratament medicamentos adecvat care vizează reducerea reacțiilor imune joacă un rol important. Medicamentele sunt selectate în așa fel încât să blocheze selectiv unele dintre ele care afectează producția de anticorpi la celulele insulelor Langerhans transplantate. Acest lucru vă permite să minimizați riscul pentru pancreas.

În practică, transplantul de celule pancreatice pentru diabetul zaharat de tip I dă rezultate bune: nu au fost înregistrate decese după o astfel de operație. Un anumit număr de pacienți și-au redus semnificativ doza de insulină, iar unii dintre pacienții operați nu au mai avut nevoie de ea. Au fost, de asemenea, restaurate și alte funcții afectate ale organului, iar sănătatea s-a îmbunătățit. O parte semnificativă a revenit la un stil de viață normal, ceea ce ne permite să sperăm la un alt prognostic favorabil.

Ca și în cazul transplantului de alte organe, pe lângă respingere, este periculos din cauza altor efecte secundare din cauza perturbării diferitelor grade de activitate secretorie a pancreasului. În cazuri severe, aceasta duce la:

la diareea pancreatică;
la greață și;
la deshidratare severă;
la alte fenomene dispeptice;
până la epuizarea generală.

După procedură, pacientul trebuie să primească în mod continuu medicamente imunosupresoare pe tot parcursul vieții pentru a preveni respingerea celulelor străine. Acțiunea acestor medicamente vizează reducerea reacțiilor imune - producția de anticorpi. La rândul său, lipsa imunitații crește riscul de a dezvolta orice infecție, chiar și una simplă, care se poate complica și poate provoca consecințe grave.

Cercetările continuă asupra transplantului pancreatic de la porci – xenotransplant. Se știe că anatomia glandei și a insulinei de porc sunt cel mai asemănătoare cu insulina umană și diferă de aceasta într-un singur aminoacid. Înainte de descoperirea insulinei, un extract din pancreasul de porc a fost folosit în tratamentul diabetului zaharat sever.

De ce se face un transplant?

Țesutul pancreatic deteriorat nu este restaurat. În cazurile de diabet zaharat complicat, când pacientul ia doze mari de insulină, o astfel de intervenție chirurgicală salvează pacientul și oferă șansa de a restabili structura celulelor beta. Într-un număr de studii clinice, aceste celule au fost transplantate de la donatori la pacienți. Ca urmare, reglarea metabolismului carbohidraților a fost restabilită. Dar, în același timp, pacienții trebuie să se supună unei terapii imunosupresoare puternice pentru a preveni respingerea țesutului donatorului.

Nu toți pacienții cu diabet de tip 1 sunt candidați pentru transplant de celule. Există indicații stricte:

lipsa rezultatelor tratamentului conservator aplicat;
rezistenta la insulina;
tulburări metabolice pronunțate în organism;
complicații severe ale bolii.

Unde se face operatia si cat costa?

Procedura de înlocuire a insulelor Langerhans se desfășoară pe scară largă în Statele Unite - astfel diabetul de orice tip este tratat în stadiile incipiente. Unul dintre institutele de cercetare a diabetului din Miami face acest lucru. Nu este posibil să se vindece complet diabetul în acest fel, dar se obține un efect terapeutic bun, iar riscurile cazurilor severe sunt minimizate.

Costul unei astfel de intervenții este de aproximativ 100 de mii de dolari. Reabilitarea postoperatorie și terapia imunosupresoare variază între 5 și 20 mii USD. Costul acestui tratament după intervenție chirurgicală depinde de răspunsul organismului la celulele transplantate.

Aproape imediat după manipulare, pancreasul începe să funcționeze normal de la sine și treptat performanța sa se îmbunătățește. Procesul de recuperare durează aproximativ 2 luni.

Prevenire: cum se păstrează aparatul insular?

Deoarece funcția insulelor Langerhans ale pancreasului este de a produce substanțe importante pentru oameni, modificarea stilului de viață este necesară pentru a menține sănătatea acestei părți a pancreasului. Puncte cheie:

renunțarea la fumat;
eliminarea junk food;
activitate fizica;
minimizând stresul acut și suprasolicitarea neuropsihică.

Alcoolul dăunează pancreasului cel mai mare: distruge țesutul pancreatic și duce la necroză pancreatică - moartea totală a tuturor tipurilor de celule de organ care nu pot fi restaurate.

Consumul excesiv de alimente grase și prăjite duce la consecințe similare, mai ales dacă acest lucru are loc pe stomacul gol și în mod regulat. Sarcina pancreasului crește semnificativ, numărul de enzime care sunt necesare pentru a digera cantități mari de grăsime crește și epuizează organul. Acest lucru duce la modificări în celulele rămase ale glandei.

Prin urmare, la cel mai mic semn de disfuncție digestivă, se recomandă consultarea unui gastroenterolog sau terapeut pentru a corecta în timp util modificările și a preveni precoce complicațiile.

Bibliografie

Balabolkin M.I. Endocrinologie. M. Medicină 1989
Balabolkin M.I. Diabet. M. Medicină 1994
Makarov V.A., Tarakanov A.P. Mecanisme sistemice de reglare a nivelului de glucoză din sânge. M. 1994
Rusakov V.I. Fundamentele chirurgiei private. Editura Universității Rostov 1977
Khripkova A.G. Fiziologia vârstei. M. Iluminismul 1978
Loit A.A., Zvonarev E.G. Pancreas: legătură între anatomie, fiziologie și patologie. Anatomie clinică. Nr. 3 2013

Ele nu trebuie confundate cu celulele Langerhans - celule ale țesuturilor epidermice.

Insulele Langerhans- acumulări de celule producătoare de hormoni (endocrine), în principal în coada pancreasului. Descoperit în 1869 de către patologul german Paul Langerhans (1849-1888). Insulele alcătuiesc aproximativ 1...2% din masa pancreasului. Pancreasul unei persoane adulte sănătoase are aproximativ 1 milion de insulițe (cu o masă totală de unu până la un gram și jumătate), care sunt unite prin concept organ al sistemului endocrin.

Referință istorică

Paul Langerhans, ca student la medicină care lucra cu Rudolf Virchow, în 1869 a descris grupuri de celule din pancreas care erau diferite de țesutul din jur, care ulterior au fost numite după el. În 1881, K.P Ulezko-Stroganova a subliniat pentru prima dată rolul endocrin al acestor celule. Funcția creativă a pancreasului a fost dovedită la Strasbourg (Germania) în clinica celui mai mare diabetolog Naunin Mering și Minkowski în 1889 - a fost descoperit diabetul pancreatic și rolul pancreasului în patogeneza sa a fost dovedit pentru prima dată. Omul de știință rus L.V Sobolev (1876-1919) în disertația sa „Despre morfologia pancreasului la ligatura ductului său în diabet și alte afecțiuni” a arătat că ligatura ductului excretor al pancreasului duce la finalizarea secțiunii acinare (exocrine). se atrofiază, în timp ce insulele pancreatice rămân intacte. Pe baza experimentelor, L.V Sobolev a ajuns la concluzia: „funcția insulelor pancreatice este reglarea metabolismului carbohidraților în organism. Moartea insulelor pancreatice și pierderea acestei funcții provoacă o afecțiune dureroasă - diabetul zaharat.”

Ulterior, datorită unei serii de studii efectuate de fiziologi și fiziopatologi din diverse țări (pancreatectomie, necroză selectivă a celulelor beta pancreatice cu compusul chimic aloxan), s-au obținut noi informații despre funcția increatoare a pancreasului.

În 1907, Lane & Bersley (Universitatea din Chicago) au arătat diferența dintre două tipuri de celule insulare, pe care le-au numit tip A (celule alfa) și tip B (celule beta).

În 1909, cercetătorul belgian Jan de Meyer a propus denumirea produsului de secreție al celulelor beta din insulele Langerhans insulină (din latină. insula- insula). Cu toate acestea, nu au putut fi găsite dovezi directe ale producției unui hormon care afectează metabolismul carbohidraților.

În 1921, în laboratorul de fiziologie al profesorului J. Macleod de la Universitatea din Toronto, tânărul chirurg canadian Frederick Banting și asistentul său student la medicină Charles Best au reușit să izoleze insulina.

În 1962, Marlin și colab. au descoperit că extractele apoase din pancreas erau capabile să crească glicemia. Substanța care provoacă hiperglicemia a fost numită „factor hiperglicemic-glicogenolitic”. A fost glucagonul, unul dintre principalii antagonişti fiziologici ai insulinei.

În 1967, Donathan Steiner și coautorii (Universitatea din Chicago) au reușit să descopere proteina precursor de insulină - proinsulina. Ei au arătat că sinteza insulinei de către celulele beta începe cu formarea unei molecule de proinsulină, din care peptida C și o moleculă de insulină sunt apoi separate după cum este necesar.

În 1973, John Ensik (Universitatea din Washington), precum și un număr de oameni de știință americani și europeni, au efectuat lucrări privind purificarea și sinteza glucagonului și a somatostatinei.

În 1976, Gudworth & Bottaggo au descoperit un defect genetic în molecula de insulină, dezvăluind două tipuri de hormon: normal și anormal. acesta din urmă este un antagonist al insulinei normale.

În 1979, datorită cercetărilor lui Lacy & Kemp și a co-autorilor, a devenit posibilă transplantarea insulițelor individuale și a celulelor beta, a fost posibilă separarea insulelor de partea exocrină a pancreasului și efectuarea transplantului într-un experiment. În 1979-1980 La transplantarea celulelor beta, o barieră specifică speciei este depășită (celule de la animale de laborator sănătoase sunt implantate în animale bolnave de altă specie).

În 1990, celulele insulare pancreatice au fost transplantate pentru prima dată la un pacient cu diabet zaharat.

Tipuri de celule

Celulele alfa

Articolul principal: Celula alfa

Celulele alfa alcătuiesc 15...20% din rezervorul de celule insulare și secretă glucagon (un antagonist natural al insulinei).

Celulele beta

Articolul principal: Celula beta

Celulele beta alcătuiesc 65...80% din rezervorul de celule insulare - ele secretă insulină (cu ajutorul proteinelor receptorilor, transportă glucoză în celulele corpului, activează sinteza glicogenului în ficat și mușchi și inhiba gluconeogeneza).

Celulele delta

Articolul principal: Celula Delta

Celulele delta alcătuiesc 3...10% din fondul de celule insulare - ele secretă somatostatina (inhibă secreția multor glande);

celule PP

Articolul principal: Cușcă PP

Celulele PP alcătuiesc 3...5% din fondul de celule insulare - ele secretă polipeptidă pancreatică (suprimă secreția pancreasului și stimulează secreția de suc gastric).

Celulele Epsilon

Articolul principal: Celula Epsilon

Celulele Epsilon alcătuiesc<1 % пула островковых клеток - секретируют грелин («гормон голода» - возбуждает аппетит).

Structura insulei

Insulita pancreatică este un microorg funcțional complex cu o anumită dimensiune, formă și distribuție caracteristică a celulelor endocrine. Arhitectura celulară a insulei influențează comunicarea intercelulară și reglarea paracrină și sincronizează eliberarea de insulină.

Multă vreme s-a crezut că insulele oamenilor și animalele de experiment sunt similare atât ca structură, cât și ca compoziție celulară. Lucrările din ultimul deceniu au arătat că la adulți tipul predominant de structură de insuliță este mozaicul, în care celulele de toate tipurile sunt amestecate în întreaga insulă, spre deosebire de rozătoarele, care se caracterizează printr-o structură celulară de tip manta, în care beta. celulele formează miezul, iar celulele alfa sunt la periferie. Cu toate acestea, partea endocrină a pancreasului are mai multe tipuri de organizare: acestea pot fi celule endocrine unice, grupurile lor mici, insule mici (diametrul< 100 мкм) и крупные (зрелые) островки.

Insulele mici au aceeași structură la oameni și la rozătoare. Insulele umane mature din Langerhans au o structură ordonată pronunțată. Într-o astfel de insulă, înconjurată de o membrană de țesut conjunctiv, se pot identifica lobuli delimitați de capilare sanguine. Miezul lobulilor este format dintr-o serie de celule beta la periferia lobulilor, în imediata apropiere a capilarelor sanguine, există celule alfa și delta. Astfel, compoziția celulară a unei insulițe depinde de dimensiunea acesteia: numărul relativ de celule alfa crește odată cu dimensiunea insulei, în timp ce numărul relativ de celule beta scade.