胰腺干细胞与再生医学之胰腺的发育和结构
2018/3/28 17:24:20 功能医学与荷尔蒙

    

     胰腺( pancreas)是一个重要的,兼有内分泌和外分泌功能的器官。成人的胰腺包括位于胰岛分泌激素的内分泌组织,分泌消化酶的外分泌泡状腺组织,以及输送消化酶的胰腺导管组织。胰腺内分泌组织由成千上万的胰岛集合而成。实体上皮器官胰腺更新能力低,相对而言再生能力较差。但是,胰腺具有很强的损伤诱导再生能力。胰腺干细胞和再生医学因为胰岛内分泌混乱(如糖尿病)等而受到高度重视。

     胰腺发育的过程

     胰腺是由内胚层发育而成的器官。内胚层是人体内能够顺序发育成所有组织和器官的三个原始胚层之人类胰腺的发育有一个显著特征,是由两个独特的彼此分离的原始器官相遇并融合,最终发育成的一个独立的器官。在胚胎发育第26天左右,发育中的肝管对侧形成背侧胰芽,它是由前肠末端大约300个细胞形成的细胞簇构成的内胚层外突,背侧胰芽生长并进入背侧肠系膜。在发育过程的第5周,由于前肠壁生长速度的差异致使胃旋转至左侧腹部,肝管及相应的腹侧胰芽则绕着前肠迁移并将与背侧胰芽汇合。至第6周开始,两个胰芽融为一体,管道系统也相互吻合,成为一个统一的单位。同时,发育中的肝和胃在腹腔内继续扩大,肝脏转移至右侧,胃翻转并转移至左侧,这使得发育中的十二指肠、胰腺及相连的肠系膜均转移至右侧腹部。随后,胰腺侧躺于后侧腹部并定位于腹膜后。最终,背侧和腹侧的主胰管相互连接。尽管背侧胰芽大于腹侧胰芽,但是腹侧胰管最终发育成为主胰管。背侧胰管的残余部分退化或保留至成人期衍化成为副胰管。

     胰腺发育的调节

     在胰腺正常发育各个阶段中，至少受3个主要的调节器控制，即转录因子、非编码小分子RNA和表观遗传修饰分子。转录因子在胰腺特化、谱系发育、细胞功能的维护方面起关键的决定作用。

     尽管各物种之间胰腺发育调节过程相似,但也存在着许多不同之处。例如,在人类胚胎的发育过程中,背侧胰芽在受孕后第26天即可被发现(这个阶段相当于小鼠胚胎期第9.5天)。到受孕后第52天即能检测出胰岛素阳性细胞,比与之对应的小鼠胚胎发育早2星期。且人胰岛素阳性细胞在8~10周时出现,先于胰高血糖素阳性细胞。所有的人胰岛细胞均可在人类胚胎发育的前3个月内检测出来。而在小鼠,直到胚胎第17.5天才能检测出这些胰岛细胞的存在,较人类胚胎发育要晚。虽小鼠的Ngn3的mRNA的表达峰在胚胎第15.5周(相当于人胚的7~8周),人的NGN3表达峰较晚在胚胎11~19周之间。此外,人类胰岛发育中NGN3的关键作用尚不是太确定,两个纯合子NGN3突变的患者在8岁时才出现糖尿病,而Ngn3基因敲除小鼠没有胰岛细胞,出生后即死亡。这些资料表明,在人类和鼠的胚胎发育过程中,关键发育事件的发生顺序是不同的。

    

     胰腺的结构

     胰腺可分为胰头、胰体和胰尾。其外分泌部负责释放各种消化酶和盐类,两者经由导管系统运输至肠道,共同参与消化作用。其腺泡产生排空作用将内容物排入腺泡中心的腺管中并逐步排放至较大的小叶内导管、小叶间导管,最终进入主胰管。主胰管横贯整个胰腺,沿途收集各胰腺小叶的分支胰管,再与胆总管汇合后开口于十二指肠上段。胰管的分布并不是一成不变的,经常有变异的存在,最常见的是副胰管,它时常开口于主胰管远端几厘米处的十二指肠副乳头或开口于胆总管。

     胰腺小叶内有两种类型的细胞,外分泌细胞称为腺泡,内分泌细胞簇被称为胰岛朗格汉斯细胞。这两种细胞类型从胰芽的内胚层上皮细胞个体发育过程中发展而来。腺泡细胞分泌大量的消化酶进入小间管的内腔,这些小间管连接更大的小叶内导管,又与更大的小叶间导管相连;这些更大的小叶间导管又注人胰管,再与十二指肠相连。问管上皮分泌含有高浓度碳酸氢钠的液体,它能中和由胃到达十二指肠的胃酸。

    

     胰岛细胞及功能

     胰岛散布在腺泡中,仅占整个胰腺体积的1%~2%。胰岛呈不规则的束状且由细胞团和毛细血管包裹。胰岛内富含由有孔毛细血管构成的网格系统。这种毛细血管网的形成可以使小叶内动脉首先供应毛细血管网并营养其周围的腺泡组织来产生一定程度的自我调节,进而维持胰腺分泌的自我调节作用。此外,血管交感神经的刺激和分泌单位对胰腺的内分泌也具有一定的调节作用。人体的胰腺中包含了约100万个胰岛它们是由几十到几千个细胞组成的体积不等的小的球形细胞簇。胰岛散布于胰腺各处,以尾部最为常见。这些胰岛有丰富的血供,并直接向血管中分泌激素。胰岛中至少包含5种类型的内分泌细胞,其中各个类型细胞的大小及相对位置均由种族及发育顺序决定。

     α细胞占人体胰岛细胞总数的20%-30%,它们包绕胰岛,位于胰岛的外周,其分泌的胰高血糖素有助于提高血糖水平。胰高血糖素的分泌受胃肠道激素、自主神经功能及旁分泌机制(如生长抑素释放等)的调节。

     β细胞占人体胰岛细胞总数的60%~75%,他们一般分布于胰岛的中心部位,其分泌的胰岛素和胰岛淀粉样多肽分别具有降低血糖水平及调节胰岛素释放的作用。胰岛β细胞的分泌受胰高血糖素、胃肠道激素、血糖水平和自主神经功能的调节。

     δ细胞占人体胰岛细胞总数的5%,它亻们是包绕胰岛,位于胰岛外周的神经分泌细胞。δ细胞可以释放生长抑素,这是一种抑制胰岛素分泌的旁分泌抑制剂。

     此外,胰岛内还存在几类所占比例较小的细胞,包括PP细胞和生长素释放肽( ghrelin)细胞。PP细胞是种神经内分泌细胞,它占人体胰岛细胞总数的1%。PP细胞可以分泌胰多肽,这是一种抑制腺泡细胞分泌的旁分泌抑制剂。生长素释放肽细胞常在发育的胰腺中被发现。

     来源：干细胞与纳米医学

    

    

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