Лечение хронического панкреатита – Услуги

---

При остром панкреатите нормальная функция поджелудочной железы может восстановиться, а при хроническом — острые периоды чередуются с ремиссией, но с течением времени наблюдается постоянное снижение функции поджелудочной железы.

Цели лечения хронического панкреатита в условиях отделения гастроэнтерологии медицинского центра «Медлайн»:

• Уменьшение клинических проявлений заболевания (болевого синдрома, синдрома внешнесекреторной недостаточности и др.)
• Предупреждение развития осложнений
• Профилактика рецидивирования

В период обострения хронического панкреатита основные лечебные мероприятия направлены на снятие остроты воспалительного процесса и инактивацию панкреатических ферментов. В период ремиссии лечение в основном сводится к симптоматической и заместительной терапии.

• Частота хронического панкреатита среди заболеваний органов ЖКТ составляет от 5,1 до 9%. За последние 30 лет в мире стали болеть хроническим панкреатитом в два раза больше
• Первый этап заболевания длится до 10 лет, характеризуется чередованием периодов обострения и ремиссии. Больного в основном беспокоят боли
• На втором этапе наблюдаются моторные нарушения кишечника, снижение веса. Боли становятся менее ощутимыми
• Осложнения хронического панкреатита могут возникнуть на любом этапе. Зачастую панкреатит сопровождается выходом пищеварительных ферментов в кровь, что вызывает тяжелую интоксикацию

Виды хронического панкреатита

Хронический панкреатит — это фактически целая группа заболеваний. Существует несколько версий классификации хронического панкреатита.

Классическая система классификации:

• Токсико-метаболический. Развивается под воздействием лекарств и/или алкоголя
• Идиопатический. Возникает без видимых предпосылок
• Наследственный. Результат генетического дефекта
• Аутоиммунный. Возникает в результате атаки собственной иммунной системы организма на поджелудочную железу
• Рецидивирующий. Имеет длительные периоды ремиссии, чередующиеся с обострениями
• Обструктивный. Возникает в результате закупорки или сдавливания протоков поджелудочной железы
• Первичный. Развивается без предшествующего заболевания
• Вторичный. Развивается как осложнение другого заболевания

Различают:

• Первичный: неустановленной этиологии, алкогольный, лекарственный, на почве нарушения питания или обмена веществ
• Посттравматический: на почве тупой или открытой травмы поджелудочной железы, после хирургического вмешательства
• Вторичный: вызванный другими заболеваниями

Симптомы

При панкреатите больные жалуются на острые боли в животе, чаще – в левой его части, отдающие в спину. Выражена интоксикация, которая проявляется в виде тошноты, рвоты, общей слабости, лихорадки, повышения температуры, снижения аппетита. Стул кашицеобразный, маслянистый, содержит непереваренные частицы пищи. При этом отдельные разновидности панкреатита могут протекать почти бессимптомно для больного, но нарушения пищеварения все же присутствуют, что может выражаться в тяжести в нижней части желудка или легком онемении в этой области после приема пищи или алкоголя.

Причины:

• неправильное питание
• злоупотребление алкоголем
• воспаления двенадцатиперстной кишки
• болезни соединительной ткани

• побочные эффекты от приема лекарств
• травмы
• наследственные нарушения обмена веществ

Прогрессирование болезни

Летальность после первичного диагностирования хронического панкреатита составляет до 20% в течение первых 10 лет. Через 20 лет умирает более 50% больных. Причинами смерти становятся осложнения, связанные с обострениями панкреатита, сопутствующими нарушениями пищеварения и инфекциями. Риск раковых заболеваний поджелудочной железы при хроническом панкреатите вырастает в 5 раз.

Диагностика

Точный диагноз в медцентре «Медлайн» может быть поставлен только после комплексного обследования, в которое входят:

• Общий клинический анализ крови для обнаружения признаков воспаления по количеству лейкоцитов, увеличению СОЭ и другим показателям
• Биохимический анализ крови для определения уровня ферментов поджелудочной железы
• Анализ мочи для определения наличия в ней амилазы
• Анализ кала на наличие непереваренной клетчатки

• УЗИ органов брюшной полости для выявления изменений поджелудочной железы и других органов ЖКТ
• Гастроскопия
• Рентгенография органов брюшной полости
• Эндоскопическая ретроградная холангиопанкреатография (ЭРХПГ)
• Функциональные тесты после глюкозной или медикаментозной нагрузки

Как лечить хронический панкреатит?

Как и диагностика, тактика лечения этого заболевания требуют комплексного подхода и направлены на нормализацию и восстановление функций поджелудочной железы.

Медикаментозное лечение

Прием медикаментов при хроническом панкреатите направлен на устранение нескольких проблем:

• Лечение болевого синдрома. Выраженное обострение хронического панкреатита, как правило, сопровождается сильными болями, купирование которых проводится такими препаратами, как но-шпа, новокаин, папаверин и др
• Подавление секреции поджелудочной железы. Используются ингибитор протонной помпы — омепразол, и медикаменты типа контрикала
• Заместительная терапия — для разгрузки поджелудочной железы в виде приема ферментов липазы, амилазы, протеазы, то есть панкреатина (фестал, мезим, креон, панзинорм и др.)
• Антибактериальная терапия для профилактики развития инфекций в поджелудочной железе. Назначаются легкие антибиотики типа ампицилина
• В случае нарушения водно-электролитного баланса назначается замещающая терапия в виде солевых и физиологических растворов

Первичный прием врача гастроэнтеролога (сбор анамнеза, назначение необходимого обследования для постановки диагноза, (постановка первичного диагноза) ЦЕНА: 1500
Повторный осмотр врача гастроэнтеролога (постановка диагноза, назначение необходимого курса лечения) ЦЕНА: 1500

Как Восстановить Поджелудочную железу? Могут ли Регенерировать Клетки?

Лечение заболеваний поджелудочной железы и ее регенерация очень сложны. В случае проблем с поджелудочной железой необходимо ввести диету с низким усвоением жира с ограниченным количеством клетчатки. Правильно составленная диета освобождает орган и дает ему время вернуться к равновесию. Регенерация поджелудочной железы после воспаления и алкоголизма означает воздержание и полное ограничение того, что вредит этому. Очищение поджелудочной железы следует начинать с трав и добавок.

Поджелудочная железа – это длинная и узкая железа, расположенная за желудком, где лежат верхние поясничные позвонки. Она относительно небольшая, но играющая чрезвычайно важную роль. Её основной задачей является производство и секреция пищеварительных ферментов, а также гормонов, отвечающих за регулирование уровня глюкозы в крови. Эти ферменты передаются в пищеварительный тракт, где они участвуют в усвоении основных питательных веществ – белков, жиров и углеводов.

 

 

В случае заболеваний поджелудочной железы, которые сопровождаются значительным нарушением его внешней секреции, первым симптомом обычно является худшее всасывание жиров, которое проявляется возникновением жировой диареи. Кроме того, больная поджелудочная железа также проявляется в виде болей в животе, метеоризма, полного эпигастрального дискомфорта в животе, а иногда и рвоты.

Регенерация клеток поджелудочной железы происходит лишь в небольшой степени. Вот почему стоит позаботиться об этом особым образом. Натуральные методы могут быть использованы для очищения организма от токсинов, ежедневно вводимых в пищу, стимуляторы или лекарства. Будет целесообразно использовать правильную диету для облегчения поджелудочной железы, а также поддерживающую травяную терапию.

Регенерация поджелудочной железы после воспаления.

За последние несколько десятилетий, как в России, так и во всем мире, наблюдается рост заболеваний поджелудочной железы. Это как острый, так и хронический панкреатит, а также рак поджелудочной железы и многие другие, менее частые заболевания. Современный, очень часто ненормальный образ жизни отвечает за рост заболеваемости.

Факторы повышающие риск заболевания.

• потребление алкоголя,

• курение,

использование ненормальной диеты с высоким содержанием жиров, приводящей к ожирению и способствующей развитию желчнокаменной болезни и липидных расстройств.

Заболевания поджелудочной железы характеризуются тяжелым течением. В случае острого панкреатита необходимо стационарное лечение. Заболевание обременено относительно высоким риском смерти в несколько процентов. Однако хронический панкреатит является прогрессирующим заболеванием. Это характерно для нее. На более поздних стадиях заболевания развивается синдром мальабсорбции – возникновение жировой диареи и потери веса, а также диабета. В промышленно развитых странах рак поджелудочной железы диагностируется примерно у 8-10 человек на 100 000. В последнее время наблюдается постоянный рост заболеваемости этим типом рака. Несмотря на значительные успехи в медицине за последние дюжину лет, диагностика этого рака все еще остается серьезной проблемой. В подавляющем большинстве случаев это мешает правильному и эффективному лечению заболевания.

Регенерация поджелудочной железы после злоупотребления алкоголем.

Было доказано, что длительное употребление алкоголя приводит к развитию острого панкреатита примерно на 40-60 процентов случаев, а также около 70-90 процентов случаев хронического панкреатита, что в результате приводит к опухолям этого органа. Однако механизм действия алкоголя на поджелудочную железу в этом случае до конца не выяснен.

В том случае, если больному алкоголизмом необходима срочная помощь врача-нарколога, в любом городе России можно вызвать врача на дом. Например в Москве о соответствующей услуге можно прочесть на narcodetox.ru. Там же указана и стоимость услуг.

Предполагается, что хроническое употребление алкоголя у этих людей приводит к увеличению функции поджелудочной железы, что приводит к чрезмерному производству ферментов. Со временем они забивают мелкие протоки поджелудочной железы, что приводит к нарушению дренажа сока поджелудочной железы и, как следствие, повреждению клеток. Это, в свою очередь, приводит к воспалению и исчезновению экзокринной части, а следовательно, к фиброзу и даже некрозу. Регенерация поджелудочной железы после алкоголя возможна только за счет полного, даже временного воздержания. Благодаря этому клетки печени очищаются, перестраиваются и могут начать нормальную работу.С приёмом алкоголя следует соблюдать осторожность, особенно если у вас диабет, при котором бета-клетки не секретируют инсулин или нечувствительны к его действию.

 

 

Диета для регенерации поджелудочной железы.

Основная цель диеты, используемой в случае проблем с поджелудочной железой, состоит в том, чтобы облегчить ее. Рекомендуемая диета в этом случае должна обеспечивать все необходимые питательные вещества и необходимое количество энергии с максимально возможной минимизацией секреции этого органа.

В случае недостаточности поджелудочной железы могут возникнуть проблемы с пищеварением. Ферменты, выделяемые этим органом, ответственны за усвоение питательных веществ, особенно жира. Когда поджелудочная железа становится нездоровой, могут возникнуть проблемы с разложением и абсорбцией отдельных компонентов. Следовательно, может оказаться, что необходимо будет восполнить недостаток витаминов и минералов с помощью соответствующих добавок. Результаты подтверждают положительное влияние витаминов С и Е на здоровье людей с проблемами поджелудочной железы. Применение добавки для поджелудочной железы позволяет уменьшить болевые ощущения, снять воспаление и предотвратить рецидив заболевания. В случае проблем с поджелудочной железой, диета должна определяться индивидуально. Это будет зависеть от болезни, а также от состояния органа.

Блюда должны быть небольшими и есть при комнатной температуре. Определенно лучше есть меньше и чаще. Рекомендуется регулярно принимать 5-7 блюд меньшего объема. Способ приготовления блюд также очень важен. Применимые правила не должны быть сложными. Рекомендуется в основном готовить или готовить на пару (желательно в сочетании с измельчением, растиранием или перемешиванием), запекать на алюминиевой фольге, пергаменте, в керамической посуде или в рукаве и тушить без предварительной жарки. Для больной поджелудочной железы использование определенных кулинарных приемов не рекомендуется. Прежде всего, следует исключить жареные продукты, запеченные на жире, жареные, жареные или разогретые, а также добавление традиционного соуса. Небольшое количество жира можно добавлять в блюда после приготовления. Для сгущения блюд предпочтительны суспензии из муки в воде или молоке.

Очищение поджелудочной железы с помощью диеты.

Очищающая диета поджелудочной железы должна основываться на белковых продуктах с низким содержанием жира или тех, которые вообще не содержат его. Меню должно включать в основном мясо с низким содержанием жира, такие как телятина, постная говядина, баранина, дичь, только домашняя птица, куры и индейки. Вы можете, есть постное мясо и мясо птицы. Выберите нежирную рыбу, такую как треска, камбала, окунь, форель, щука или подошва. Диета должна включать нежирный творог, обезжиренное молоко и молочные продукты с пониженным содержанием жира. В умеренных количествах могут использоваться растительные масла, например рапсовое масло, рапсовое масло, оливковое масло, соевое масло или подсолнечное масло, а также масло и мягкий маргарин.

Хлеб должен быть сделан из пшеничной муки, булочек кайзера, сухарей, сухариков и хрустящего хлеба. Также полезно есть хорошо испеченный смешанный хлеб и Грэм. Стоит выбирать дрожжи из тортов, с фруктами, пряниками, печеньем и печеньем. Вы можете есть сахар, фруктозу, мармелад, желе, мед и подсластители. Рекомендуется готовить блюда из пшеничной и картофельной муки. Диета может включать пшеничные хлопья, овсяные хлопья или кукурузные хлопья. А также рис, макароны, кукуруза, соя и чечевица.

Картофель можно есть в виде пюре, приготовленного в форме или в виде картофельных клецок из вареного картофеля. На такой щадящей поджелудочной железе должно быть много свежих овощей, таких как морковь, тыква, сладкий картофель, цветная капуста, шпинат, свекла, сельдерей, молодая кольраби, квашеная капуста, помидоры и огурцы без кожуры, зеленый салат, брокколи, цуккини и грибы. Салаты должны быть приправлены лимонным соком или уксусом. Супы следует готовить только на овощных бульонах. Оба супа, соусы и овощи можно приправить суспензией молока и муки.

Вы можете есть яблоки и без кожуры груш из фруктов, а также цитрусовые, бананы, малина, клубника, персики, абрикосы, дыни и киви. Фруктовые компоты очень хорошо усваиваются.

Яйца разрешены «всмятку», как яичница-болтунья, приготовленная для приготовления на пару или омлеты из взбитой пены. Их можно использовать для загущения супов и соусов. Тем не менее, следует помнить, что люди с заболеваниями желчевыводящих путей должны быть осторожны с желтком.

Реконструкция поджелудочной железы требует, чтобы пища была приправлена нежными специями, такими как ваниль, укроп, тмин, гвоздика, корица, лимонный сок или петрушка. Вы также можете использовать кетчуп и томатное пюре. Также важно, что и сколько мы пьем. В рационе стоит ввести травяные чаи и настои, злаковый кофе, фруктовые и овощные соки и негазированную минеральную воду. Питье большого количества жидкости помогает ускорить очищение поджелудочной железы.

Из-за уменьшения количества жиров в рационе и, как следствие, ограниченного количества жирорастворимых витаминов, необходимо увеличить количество потребляемых с высоким содержанием каротина овощей. Он также должен включать продукты, богатые витамином С и нужным количеством полиненасыщенных жирных кислот, которые стимулируют иммунную систему.

Что ещё повредит поджелудочной железе.

В диете, способствующей регенерации поджелудочной железы количество потребляемого жира должно быть максимально сведено к минимуму. Поэтому необходимо полностью исключить из рациона жиры, такие как бекон, сало или жир. Потребление мяса, особенно жирной пищи и колбасных изделий, в основном мясного фарша, также должно быть сокращено. Необходимо исключить жирную говядину, свинину, телятину, баранину, а также вяленые, сильно выдержанные, панированные и обжаренные и запеченные в жире. Домашняя птица и гусь не рекомендуются для домашней птицы, и субпродукты и кожа, даже домашняя птица, также исключаются. Запрещено есть кровяные колбаски, колбаски, салями и мускулы, паштеты, жирные колбаски и фарш из свинины. Среди рыб следует отказаться от карпа, тунца и сардин в масле, скумбрии, угря, лосося и палтуса.

В отличие от самых популярных диет, в случае проблем с поджелудочной железой потребление цельного зерна не рекомендуется. Также исключены миндаль, орехи, кунжут и семена подсолнечника. Не рекомендуется есть свежий хлеб. Торты, пирожные, продукты, обжаренные на жире (например, пончики или блины), крекеры и сдобные булочки не допускаются. Исключите сладости – конфеты, шоколад, сладкие вафли и т. Д.

Овощи провоцирующие вздутие живота запрещены. Прежде всего, сырой и жареный лук, капуста, в основном итальянская, бело-красная и жареная картошка. А также горох, фасоль и соя. Овощи не следует употреблять в жареном виде, как картофель фри или овощные блины. Запрещено есть незрелые фрукты. Сливы, смородина, крыжовник, а также груши и яблоки с кожурой и авокадо также не рекомендуются.

Диета поджелудочной железы требует исключить вареные яйца, яичницу и яичницу-болтунью, обжаренную на жире. Молоко и молочные продукты с полным содержанием жира следует заменить обезжиренными продуктами. Нежелательно употреблять в пищу сыры с высокой выдержкой и сыры.

Очищение поджелудочной железы от токсинов требует устранения трудно усваиваемых продуктов. Избегайте острых специй. В первую очередь перец, острая горчица, острый перец, перец чили и майонез. Безусловно, вы должны исключить алкоголь, в случае проблем с поджелудочной железой он полностью запрещен. Даже небольшое его количество может вызвать обострение заболевания. Кроме того, поджелудочная железа не любит крепкого кофе и газированных напитков.

Регенерация поджелудочной железы – какие травы являются лучшими.

Трудно сказать, как долго восстанавливается поджелудочная железа. Простого изменения диеты может быть недостаточно. Стоит использовать йолу для поддержки работы поджелудочной железы, которая также поддерживает ее регенерацию. Они обладают укрепляющими, обезболивающими и диастолическими свойствами. Их можно принимать в виде чаев, настоев или травяных лекарств. Однако не забывайте обязательно остерегаться любых травяных препаратов, изготовленных на основе спиртов. В народной медицине можно найти множество трав с регенеративным и укрепляющим функции поджелудочной железы. Это очищающие травы поджелудочной железы, описанные ниже .

• Трава ласточки – обладающая диастолическими, мочегонными, желчегонными и бактерицидными свойствами. Кроме того, он облегчает многие проблемы с печенью.

• Лист крапивы – поддерживает работу организма при диабете и других заболеваниях поджелудочной железы. Чай из крапивы оказывает мочегонное действие и снижает уровень сахара в крови. И они также улучшают пищеварительную систему, которая улучшает усвоение пищи, особенно витаминов.

• Кустарничное корневище – обладает широкими очищающими свойствами, поддерживает удаление вредных соединений и продуктов обмена.

• Лист черники – обладает противовоспалительными свойствами, а также гликозиды, содержащиеся в листьях черники, способствуют снижению уровня сахара в крови.

• Гимнема – в исследованиях было отмечено, что это растение оказывает регенерирующее действие на паренхиму поджелудочной железы.

Есть сообщения о положительном влиянии употребления чая омелы на поджелудочную железу. В свою очередь, одуванчик, растительным сырьем которого являются, прежде всего, корни, а также листья и цветы, оказывает положительное влияние на секреторную деятельность этого органа. Следовательно, это способствует нормализации всего процесса пищеварения. Было также показано, что ресвератрол положительно влияет на защиту -панкреатических клеток. Его можно найти в основном в красном винограде. Кроме того, регенерация поджелудочной железы после воспаления также возможна благодаря использованию семян корицы, имбиря, женьшеня и фенхеля. Регенерация бета-клеток поджелудочной железы в случае диабета невозможна.

Лечение травами должно быть только элементом, поддерживающим функционирование поджелудочной железы в случае легких проблем. Следует помнить, что перед началом терапии какими-либо препаратами без рецепта на серьезные проблемы с поджелудочной железой обязательно проконсультируйтесь с врачом.

при использовании материалов

ссылка на ресурс wolcha.ru

обязательна

Как долго лечится панкреатит. Можно ли восстановить поджелудочную железу. Ремиссия без новых обострений | Природа Лечит

Приветствую вас на канале Природа Лечит!

Многие люди сейчас имеют хронический панкреатит. Кто-то заработал его злоупотребляя алкоголем, другие без меры ели жирную и жаренную пищу, а у некоторых поджелудочная железа воспалилась после длительного стресса.

Однако всех, как правило, интересует только один вопрос: «как долго лечиться панкреатит и можно ли восстановить все функции поджелудочной железы?».

В этой статье вы узнаете ответы на эти вопросы, а также я расскажу, как можно полностью исключить риски нового обострения вашей болезни, придерживаясь простых правил на протяжении жизни.

Сколько времени занимает лечение панкреатита?

Если у вас панкреатит в острой форме, это означает только одно: поджелудочная железа воспалена и, первым делом, нужно снять воспалительный процесс.

Часто, к приступу панкреатита приводит жареная пища

Часто, к приступу панкреатита приводит жареная пища

Как правило, один-два дня придется поголодать, но за данный промежуток времени состояние больного стабилизируется и можно переходить на лечебное диетическое питание (стол №5П). Такой режим обязательно нужно соблюдать примерно два месяца, прежде чем начнется полноценная ремиссия панкреатита.

Как уберечь себя от новых посещений стационара?

Многие пациенты, как только почувствовали отсутствие болевых ощущений, начинают налегать на запрещенные продукты. Да, поджелудочная железа еще какое-то время может терпеть, но обязательно наступит тот момент, когда возникнет ее перегрузка и здравствуй острый панкреатит.

Стоит ли напоминать, что каждое новое обострение болезни влечет за собой необратимые изменения в тканях поджелудочной железы, которые замещаются рубцами, снижая способность нормальной выработки ферментов!

Чтобы не допустить такой ситуации и всегда оставаться в ремиссии болезни, важно на протяжении всей жизни придерживаться частого, дробного питания, исключить из своего рациона все острое, жареное, соленое и копченое.

При ремиссии панкреатита в овсянку можно добавлять сухофрукты и ягоды

При ремиссии панкреатита в овсянку можно добавлять сухофрукты и ягоды

В меню должно быть больше нежирного белого мяса (особенно полезна для поджелудочной речная рыба), термически обработанных овощей и различных каш.

Очень хорошо обволакивает слизистую желудочно-кишечного тракта, снимает воспаление и улучшает работу поджелудочной железы овсяный кисель или как его еще называют «бальзам доктора Изотова». Рецепт его приготовления я уже публиковал.

Если данная информация была вам полезна, и вы хотите в дальнейшем читать подобные публикации, подписывайтесь на мой канал и ставьте нравиться

Всем желаю здоровья и благополучия!

Как восстановить поджелудочную железу при хроническом панкреатите

Пищеварение – сложная система в организме человека, состоящая из жизненно важных органов. Дисфункция какой-либо составляющей системы может привести к нарушению системы целиком, окажет негативное влияние на организм человека. Так дело обстоит и с поджелудочной железой. По важности секреторный орган находится на втором месте после печени и выполняет задачи, обеспечивающие соответствующую жизнедеятельность человека. Сегодня в мире тысячи людей обнаруживают проблемы с указанным жизненно важным органом.

Заболевание, затрагивающее поджелудочную железу, воспаляет ткани органа. Клетки железы, ответственные за выработку пищеварительных ферментов, разрушаются. Пищеварение при заболевании нарушается. Последствия неприятные – диабет либо прочие сопутствующие заболевания. Заметить болезнь несложно – человек худеет. Причина заключается в бессилии поджелудочной железы справиться с задачей, нехватка ферментов приводит к плохому перевариванию еды. Таким образом, полезные вещества из пищи не усваиваются в полном объеме. О болезни свидетельствует бледность кожи, выпадение волос, ногти начинают ломаться – проявляются результаты нехватки витаминов для поддержания организма.

Болезнь поджелудочной железы

Выделяют сопутствующие признаки:

• диарею;
• боль во время принятия пищи, после еды;
• тошноту;
• приступы рвоты.

Читайте также дополнительные материалы, это важно знать.

Как себе помочь

О восстановлении поджелудочной железы при хроническом панкреатите задумывается любой пациент, столкнувшийся с неприятностью. Прежде необходимо подумать над стилем жизни. Отказаться от вредных привычек никогда не поздно. Поступок позволит излечить больной орган и оказать организму неоценимую помощь. Исключительно усилиями докторов, прописывающих лекарства, полное излечение невозможно. Для снятия боли применяют спазмолитики, для подавления секреции используют антацидные препараты. Улучшить пищеварение помогают ферменты.

Лекарственные препараты нельзя пить постоянно, орган может «забыть» о природных функциях. После устранения острой боли врачи рекомендуют пройти профилактику в санаторных учреждениях. Санаторий лучше выбрать гастроэнтерологического профиля.

Потребуется строго отнестись к принимаемой пище: запеченные или приготовленные на пару блюда безопасны. Кушать придётся по дробной системе пять раз в день. Принимать воду советуют минеральную в подогретом виде. Не стоит пить газированную воду.

Долго ли длится лечение

Сколько лечится панкреатит, докторам неизвестно. Вмешательство врачей ограничено по времени. Полностью излечиться от заболевания человек сможет, соблюдая предписанный образ жизни.

Виды заболевания

Наряду с хроническим специалисты различают наследственный панкреатит. Признаки схожи с хроническим, но главное отличие заключается в молодом возрасте больного. Природа возникновения – наследственная. Болеют подобным видом 5 процентов от общего числа больных.

Иной вид заболевания – послеоперационный панкреатит. Возникает в результате операционных вмешательств в органы брюшной полости. Если имеется угроза возникновения указанного панкреатита, часто назначается препарат контрикал. Лекарство получают из лёгких рогатого скота.

Воспаление поджелудочной железы имеет немало последствий. Сложнейшая разновидность – панкреонекроз. Часть поджелудочной железы либо орган целиком отмирает. Некроз возникает в результате работы химических соединений – ферменты, вырабатываемые поджелудочной железой, растворяют ткани собственного органа. Статистика связывает описанный диагноз со злоупотреблением алкоголем, угроза заболевания выявлена у пациентов с жёлчнокаменной болезнью.

Легче предотвратить

Болезнь легче и логичнее предотвратить. Предписано вести правильный образ жизни, включающий правильное питание, отказ от употребления вредных алкогольных напитков.

Все ли больные соблюдают перечисленные простейшие правила? Ответ очевиден. Пациентам, уже страдающим от заболевания, следует знать, как восстановить работу органа, что предпринять при обострении панкреатита.

Экспресс-восстановление

Этими словами можно охарактеризовать правило трех. Так медики называют голод, холод и покой. При обострении воспалительных процессов названные условия обязательны для желающих быстрее восстановить поджелудочную железу.

Голод не говорит об исключении жидкости. Наоборот, прием влаги увеличивается до трех литров в сутки. Выбирается чистая вода без газа. Разрешено взять минеральную, родниковую или некрепкий отвар из сухофруктов. При введении пищи ограничение по-прежнему распространяется на чаи, кофейные напитки, сахара, масла и молочные продукты. Речь не идёт о запрещённой жареной, копченой, жирной еде.

Какие продукты выбрать

Поджелудочная железа в нездоровом виде не способна переваривать многие продукты. Чтобы избежать дополнительной нагрузки на нездоровый орган, рекомендуют выбирать определенный перечень.

Мясные продукты:

• мясо теленка;
• мясо говядины;
• телячьи язык и печень;
• куриное мясо.

Рыба:

• морской язык;
• окунь;
• красная;
• судак.

При болезни поджелудочной железы посещение врача обязательно, но пациенту при помощи правильного питания предписывается предпринять всё необходимое для выздоровления. Питанию уделяется большое внимание.

Молоко –рекомендованы производные (йогурт, простокваша, ряженка), разрешены твердые сыры. Подсолнечное масло, разрешается оливковое и кукурузное. Легкоусвояемые овсяная и гречневая крупы входят в рацион. Небольшое количество макарон. Чтобы восстановить больной орган, придётся ограничить некоторые овощи. Нежелательным будет употребление сырого лука. Разрешаются:

• кабачок;
• огурец;
• свекла;
• морковь.

Из напитков приветствуются шиповниковый и ромашковый чаи, отвары из чернослива и кураги.

Правильный режим питания поможет в кратчайшие сроки восстановить больной орган, избавиться от лишнего веса.

Диагноз ставит доктор

Плохое самочувствие, вздутие, изменение цвета кожи и глаз, сахарный диабет –  последствия болезни поджелудочной железы. Правильно поставить диагноз сможет лечащий врач, требуется обследоваться у гастроэнтеролога.

Узнав о том, что имеется воспаление, больные задаются вопросом – подлежит ли орган полному восстановлению. Как помочь лечению? Как долго идет процесс реабилитации? Не будет лишним узнать больше о поджелудочной железе. Эта часть организма представляет множество клеток, выполняющих определенную функцию – от переработки ферментов до синтезирования гормонов. Чтобы восстановить поврежденный участок, необходимо знать о степени заболевания. При остром панкреатите структура может быть полностью вылечена. Для лечения острого панкреатита описана отдельная схема с применением лекарственных средств. При хроническом панкреатите ответ бывает положительным и отрицательным. Ситуация зависит от степени повреждения органа. Немаловажными факторами выступают наличие прочих заболеваний и возраст.

Нужно следить за давлением

Артериальное давление – немаловажный показатель состояния человека. Высокое давление говорит об отклонениях в организме. Болевой шок при панкреатите вполне способен спровоцировать скачки. Это станет толчком к непременному вызову скорой медицинской помощи.

Признаки

Частая жалоба во время болезни – изжога. Многим пациентам знакомо жжение за грудной областью. Часто подобное неприятное ощущение говорит о воспалительном процессе в поджелудочной железе. Изжога при панкреатите сопровождается иными неприятными вещами. К примеру, возникает отрыжка.

Медики говорят, что изжога появляется в результате хронического воспаления в органах желудочно-кишечного тракта. На помощь приходят препараты для лечения.

Лечебные средства

Медикаментозное лечение назначается с учетом сложности и давности заболевания. Желчесодержащие средства способствуют активизации выделительных процессов желчи, влияют на переваривание и активность в тонком кишечнике. Желчегонные средства быстро всасываются в кровеносную систему, попадая в печень, усиливают секрецию желчных кислот в желчные капилляры. В результате, желчь становится текучей. Один из препаратов – одестон. Это желчегонное средство применяется при застоях желчи. Действие направлено на изгнание желчи из протоков, в результате, снимается боль. Кроме главной задачи – лечить поджелудочную железу, препарат выполняет иную важную задачу – выводит холестерин.

При заболевании не стоит спешить с медикаментами. Лекарственный препарат назначает врач после постановки диагноза. В случае сильной боли до приезда скорой медицинской помощи разрешается принять спазмолитик. Это временно успокоит больной орган. На больную область необходимо наложить холод. От спазма пригодится «но-шпа». Это не таблетки для лечения, но обеспечивают обезболивающий эффект.

Препаратов для панкреатита немало. Выбор отдайте средствам, убирающим признаки болезни, восстанавливающим поврежденные клетки. Часто в назначениях врачей присутствует лекарство эссенциале форте. Примерный курс лечения составляет одну четвертую года. Лечебный препарат привлекает минимальным количеством побочных эффектов. Улучшая обмен веществ в организме, фосфолипиды, содержащиеся в лекарстве, стабилизируют желчь.

При хроническом панкреатите кислотность желудочного сока высокая. Как последствие – страдает поджелудочная железа, на орган приходятся большие нагрузки. Чтобы уменьшить секреторную функцию, врач рекомендует применять ранитидин. Лекарство облегчает работу поджелудочного органа. Препарат вводят внутривенно, назначаются и таблетки.

При панкреатите поджелудочной железы в острый период назначают комплекс амилазы, протеазы и липазы, или панкреатин. Это основа для ферментных препаратов, преследующих заместительную цель. В ряде случаев в эту базовую основу добавляют желчесодержащие компоненты или ферменты, либо вещества, направленные на подавление метеоризма.

Растения-помощники

Восстановить железу призваны и природные компоненты. Растения – отличные помощники в деле борьбы с заболеванием. Так, активные вещества, содержащиеся в растении золотой ус, дают положительный терапевтический эффект. Траву применяют в двух видах:

• в виде отвара;
• в виде масла.

Иной растительный компонент, активно применяемый при лечении поджелудочной железы – стевиозид. Это натуральный подсластитель из растения стевия. Из-за полезных свойств применяется для лечения многих заболеваний.

Можно ли остановить развитие болезни

Доктора отмечают – хронический панкреатит удаётся держать в рамках, в случае вовремя выявленного и начатого лечения. Своевременное обращение за врачебной помощью увеличивает положительные прогнозы и меньшее проявление опасных последствий. Не лишним окажется посещение здравниц.

Что предпринять для дальнейшей поддержки организма? Вопрос актуальный, если острая боль ушла, но угроза возвращения осталась. Препараты при панкреатите – не единственная панацея. Скорейшему выздоровлению поможет посещение санатория специальной направленности.

Диета против диабета. Как восстановить работу поджелудочной железы? | Здоровая жизнь | Здоровье

Они показали в деталях, как специальная диета запускает восстановление клеток, вырабатывающих инсулин. Именно этого гормона не хватает больным сахарным диабетом.

Эта диета ещё защищает от рака, болезней сердца и многих возрастных недугов.

Возвращение в утробу

Учёные во всех деталях продемонстрировали, как сначала отмирают больные клетки, не способные к нормальному синтезу гормона, а затем им на смену появляются новые и здоровые. Они формируются из стволовых клеток, сохраняющихся в поджелудочной железе. Именно такой процесс происходит в утробе матери, когда у плода формируется этот орган.

Исследование провели на мышах, но подобную диету испытывали на 100 добровольцах, и она оказалась очень эффективной. Кстати, не только в отношении диабета. Детальное обследование и анализы, проведённые у участников эксперимента, показали, что у них существенно снизился риск развития рака, болезней сердца и других возрастных недугов.

Читайте также: Сахарный вопрос. Какие есть мифы об уровне глюкозы в крови?

На посту

Главный секрет — в постной диете. В ней очень мало белков и углеводов, но достаточно много растительных жиров. Такое большое количество жиров может показаться странным, так как при диабете необходимо снижение веса. Но как раз они нужны для запуска перезагрузки поджелудочной железы. Кроме того, сама диета была достаточно жёсткой — от 800 до 1200 ккал. И это при том, что обычное здоровое питание редко бывает ниже 2000 ккал.

Важно знать, что больным диабетом во время такой диеты нужно отказаться от препаратов, снижающих сахар, и почаще определять глюкозу в крови, чтобы не было гипогликемии (падения её ниже нормы).

«Это серьёзное исследование, сделанное на высоком уровне и с привлечением самых современных и самых тонких методов анализа, — говорит Михаил Богомолов, врач-психоэндо­кринолог, президент Российской диабетической ассоциации. — И очень важно, что впервые доказано: вырабатывающие инсулин бета-клетки поджелудочной железы могут возрождаться. По сути, речь идёт о восстановлении (регенерации) этой железы. Это вселяет надежду даже для людей, долго страдающих диабетом, особенно 2-го типа. Сейчас мы можем практически излечивать такой диабет. А вот в отношении диабета 1-го типа, при котором пациентам назначают инсулин, я не столь оптимистичен, даже если у них с помощью диеты начнётся восстановление клеток, производящих инсулин. Собственная иммунная система будет их уничтожать, ведь такой диабет — заболевание аутоиммунное».

Нажмите для увеличения

Смотрите также:

8 народных средств для восстановления поджелудочной железы

Если у вас наблюдаются проблемы с пищеварением, повышен уровень сахара в крови и вы постоянно чувствуете усталость, то такие симптомы могут указывать на проблемы с поджелудочной железой.

Расположенный справа, под желудком, этот небольшой орган выполняет сразу несколько функций — эндокринную и пищеварительную. С одной стороны, она продуцирует ферменты, которые расщепляют белки, жиры и углеводы. С другой — вырабатывает инсулин, который регулирует обменные процессы в организме.  Нарушение одной из этих может приводить к серьезным заболеваниям.

Панкреатит и сахарный диабет

Самыми частыми недугами, связанными с расстройством функций этой представительницы желез внутренней секреции, являются панкреатит и сахарный диабет. В первом случае в поджелудочной железе начинается воспалительный процесс, ее ткани отекают, в них происходят кровоизлияния, снижается количество вырабатываемых данным органом пищеварительных ферментов.

К основным причинам развития панкреатита относятся инфекционные поражения железы, желчнокаменная болезнь, язва желудка и двенадцатиперстной кишки, доброкачественные и злокачественные опухоли, злоупотребление алкогольными напитками, травмирующие факторы.

В свою очередь снижению выработки инсулина и возникновению сахарного диабета способствуют увлечение калорийной пищей и сладкими продуктами, содержащими сложные углеводы, малоподвижный образ жизни, избыточный вес, частое стрессовой переутомление, атеросклероз сосудов, проблемы с функционированием щитовидной железы (гипертиреоз), длительный прием гормональных препаратов. К слову, панкреатит тоже может спровоцировать развитие сахарного диабета.

Симптомы

Нарушение функций поджелудочной железы характеризуется разнообразной симптоматикой. Острый панкреатит проявляется резкой болью в подреберье, под ложечкой, которая сопровождается частыми приступами тошноты и рвоты, снижением артериального давления, учащенным пульсом. Болевой синдром может носить опоясывающий характер.

При хроническом панкреатите обострения чередуются с периодами ремиссий, типичными признаками которых являются потеря аппетита, общая слабость, усталость, постоянное урчание в животе из-за повышенного газообразования, нарушение стула (запоры или поносы). При сахарном диабете характерная симптоматика возникает при развитии гипергликемического синдрома. В такие моменты больной ощущает неутолимую жажду, сухость кожных покровов, зябкость конечностей, головную боль, ухудшение зрения.

При длительно протекающем хроническом панкреатите и сахарном диабете 2-го типа  выздоровление можно значительно ускорить с помощью рецептов народной медицины.

Овсяный настой

Этому злаку придается особое значение в случае развития заболеваний поджелудочной железы. Обыкновенная овсянка на воде без соли и масла входит в список обязательных блюд диетического питания при нарушении функций данного органа. Безусловно, постоянное употребление овсяной каши довольно быстро надоедает, поэтому для разнообразия можно без особых затруднений приготовить из овса концентрированный лечебный настой. Необходимо всего лишь залить 0,5 килограмма овсяной крупы литром кипящей воды и дать настояться в течение одного часа. Затем настой процеживают и принимают по полстакана трижды в день.

Овсяное молоко

Очень действенного лечебного эффекта, особенно при панкреатите, можно добиться при регулярном употреблении отвара, который называют овсяным молоком. Для его приготовления лучше всего использовать цельный овес в шелухе, если, конечно, посчастливится его раздобыть.

Полстакана такой крупы хорошенько промывают в дуршлаге, заливают полутора литрами горячей воды, доводят до кипения, после чего огонь уменьшают. Во время варки (спустя примерно 45 минут) нужно прямо в кастрюле измельчить размягченную овсяную крупу при помощи деревянной толкушки и оставить ее вариться еще в течение получаса. Затем овес следует остудить и процедить( через марлю в 4- 5 сложений).

В итоге должна получиться белая жидкость, похожая на молочный продукт. Приготовленное овсяное молоко принимают ежедневно по полстакана перед каждым употреблением пищи. Как правило, при регулярном приеме этого отвара он заканчивается через 2 – 3 дня, поэтому для продолжения терапии на дому нужно каждый раз готовить новое целебное снадобье.

Лимонно-чесночная смесь с петрушкой + настой из ягодных листьев

При длительном лечении заболеваний поджелудочной железы народные целители советуют приготовить очень эффективное комбинированное домашнее лекарство, объединяющее в себе два рецепта. Первый из них подразумевает приготовление смеси, состоящей из прокрученных на мясорубке и хорошо перемешанных 300 граммов чеснока, 300 граммов петрушки и одного килограмма лимонов в кожуре, но очищенных от косточек. Полученная смесь помещается в стеклянную емкость и хранится в холодильнике.

Затем готовится настой, для чего необходимо смешать равные части брусничных, черничных и земляничных листьев, а также стручков фасоли и кукурузных рыльцев, поместить 2 столовые ложки смеси в литровый термос, залить кипящей водой и оставить на 5 – 6 часов для запаривания. Схема лечения должна быть следующей: больной человек на протяжении 3-х месяцев трижды в день принимает по одной чайной ложке лимонно-чесночно-петрушечной смеси, запивая ее третью стакана целебного настоя.

Травяной сбор

Деревенские знахари уже давно снимают воспаление и стимулируют работу поджелудочной железы с помощью особого растительного сбора. Они смешивают в равных частях измельченные листья мяты, корень девясила, семена укропа, сушеницу, зверобой и кориандр. После этого готовят лечебное средство из расчета 2 столовые ложки смеси на два стакана кипятка, которое нужно настоять в течение часа. Приготовленный настой больной принимает четырежды в день по полстакана. Рекомендуется ежедневно утром каждый раз готовить свежее домашнее лекарство.

Настой из осиновой коры

Сельские жители для очищения поджелудочной железы и восстановления ее функций, а также для нормализации работы печени и желудка, издавна ранней весной собирали кору с молодых осинок. Они помещали ее в кастрюлю (примерно 300 граммов), заливали водой так, чтобы жидкость покрывала верхний слой осиновой коры, кипятили полчаса, а затем давали целебному средству настояться в течение 12-ти часов. По истечении указанного времени кору вынимали, отвар процеживали и принимали по 50 миллилитров дважды в день, утром и вечером.

Сок картофеля

Городские жители, страдающие панкреатитом, могут облегчить свое состояние свежеприготовленным картофельным соком. Для приготовления одной порции целебного снадобья необходимо взять два средних по размеру клубней картофеля, хорошенько промыть и не снимая кожуры натереть их на мелкой терке. Из полученной массы следует отжать через марлю сок, который принимают дважды в день по половине стакана. Учитывая, что в картофеле содержится большое количество крахмала, такой сок употребляют на протяжении 14-ти дней, а затем делают недельный перерыв. После этого домашнюю терапию картофельным соком можно повторить, но подобную схему лечения больше 3-х раз проводить не рекомендуется.

Гречка с кефиром

Для очищения организма от накопившихся токсинов и стимуляции выработки панкреатического сока обитатели мегаполисов также могут воспользоваться гречневой крупой. Вечером потребуется перемолоть гречку (например, в кофемолке), одну столовую ложку крупы залить стаканом нежирного кефира и оставить на ночь. После утреннего пробуждения, натощак, перед завтраком, нужно выпить приготовленную смесь. Такое домашнее лечение осуществляют ежедневно, на протяжении месяца.

Простокваша

Удивительно, но кисломолочные продукты подходят для лечения болезней поджелудочной железы не только в качестве их внутреннего применения. Многим людям помогает прикладывание перед сном на левое подреберье в районе желудка льняной ткани, смоченной в обыкновенной простокваше. Такой компресс необходимо накрыть целлофаном и зафиксировать, обмотав тело шерстяным шарфом. Возможно, здесь присутствует эффект плацебо, но этот рецепт, тем не менее, входит в многочисленный список народных методов, облегчающих симптоматику панкреатита.

Предостережения и противопоказания

Следует помнить, что народное лечение такого жизненно важного органа, как поджелудочная железа, только на первый взгляд кажется безобидным занятием. Реакция организма может оказаться непредсказуемой. Например, осиновую кору можно собирать исключительно в экологически чистых районах, картофельные поля часто обрабатывают ядохимикатами, а кисломолочные продукты нередко продают с просроченным сроком годности.

Также нельзя забывать о повышенной чувствительности или полной несовместимости организма с тем или иным компонентом. Особенно это касается фитотерапии, ведь многие лекарственные растения вызывают аллергию, а некоторые травы имеют прямые противопоказания к применению.

В частности, мяту нельзя использовать при низком артериальном давлении, кукурузные рыльца – при повышенной свертываемости крови, зверобой – при лихорадочных состояниях, сопровождаемых высокой температурой. Наконец, у особо чувствительных людей чеснок может вызвать раздражение слизистой оболочки желудка.

Обязательное условие – диета

Любая домашняя терапия заболеваний поджелудочной железы будет совершенно бесполезной, если не соблюдать специальную лечебную диету. Диетическое питание подразумевает полное исключение из меню жирных, острых, жареных блюд, консервов, копченостей, грибов, конфет, шоколада, пирожных и, конечно, алкоголя.

Лечение поджелудочной железы народными средствами должно быть согласовано с лечащим врачом и осуществляться в комплексе с основными терапевтическими мероприятиями.

Сохраните статью в соцсети:

Как восстановить поджелудочную железу при сахарном диабете

Как лечить поджелудочную железу при сахарном диабете?

Ответ один – под строгим наблюдением доктора. Только квалифицированный специалист может выбрать правильную схему лечения, которая будет эффективной в конкретном случае. Чтобы обеспечить пациенту хорошее самочувствие, врач должен обеспечить регулярное поступление инсулина в организм. Сам больной обязуется принимать назначенные медикаменты и соблюдать диету.

При сахарном диабете 2 типа в большинстве случаев удается избежать медикаментозного приема инсулина. Выработку гормона в нужном количестве обеспечивают за счет занятий физкультурными упражнениями и особого режима питания.

По данным ВОЗ каждый год в мире от сахарного диабета и вызванных им осложнений умирает 2 миллиона человек. При отсутствии квалифицированной поддержки организма диабет приводит к различного рода осложнениям, постепенно разрушая организм человека.

Из осложнений чаще всего встречаются: диабетическая гангрена, нефропатия, ретинопатия, трофические язвы, гипогликемия, кетоацидоз. Диабет может приводить и к развитию раковых опухолей. Практически во всех случаях диабетик или умирает, борясь с мучительной болезнью, или превращается в настоящего инвалида.

Основу рациона должны составлять низкоуглеводные продукты.

Если человек болен сахарным диабетом 1 типа, ситуация обстоит немного иначе. Ученые активно ищут новые методы лечения. Основная задача найти способы реанимации бета-клеток, в количестве достаточном для правильной работы поджелудочной железы.

Ведутся исследования в таких направлениях:

• Иммуномодулирование;
• Размножение бета-клеток;
• Пересадка органа.

Операция на поджелудочной железе при сахарном диабете

Трансплантация поджелудочной железы при сахарном диабете считается сложной и опасной операцией. Но такой подход дает возможность реанимировать структуру бета-клеток.

Во время клинических исследований больным пересаживали донорские клетки островков Лангерганса, что помогало восстановить способность организма регулировать уровень углеводов. На послеоперационный период назначается врачом иммуносупрессивная терапия.

Еще один перспективный метод – ксенотрансплантация. В этом случае пациенту пересаживают свиную поджелудочную железу. До того, как был открыт инсулин, ее экстракты применяли, чтобы лечить диабет.

Лекарства для поджелудочной железы при сахарном диабете

Таблетки для поджелудочной железы при сахарном диабете составляют значительную часть терапевтического лечения. Назначать медикаменты должен врач на основе анализов и самочувствия больного. Заниматься самолечением, принимая лекарства, которые советуют друзья или знакомые, столкнувшиеся с подобной проблемы, категорически запрещено.

Каждый организм индивидуально реагирует на подобранный курс лечения. Если что-то подошло вашей подруге, дяде, тете или любому другому родственнику, не значит, что подойдет и вам.

Самолечение может привести к резкому ухудшению самочувствия и обострению хронических заболеваний.

Регенерация поджелудочной железы

Реферат

Поджелудочная железа состоит из двух отдельных компонентов: экзокринной поджелудочной железы, резервуара пищеварительных ферментов, и эндокринных островков, источника жизненно важного метаболического гормона инсулина. Островки человека обладают ограниченной регенеративной способностью; потеря островковых β-клеток при таких заболеваниях, как диабет 1 типа, требует терапевтического вмешательства. Ведущая стратегия восстановления массы β-клеток заключается в создании и трансплантации новых β-клеток, полученных из плюрипотентных стволовых клеток человека.Другие подходы включают стимуляцию пролиферации эндогенных β-клеток, перепрограммирование не-β-клеток в β-подобные клетки и сбор островков у животных, созданных с помощью генной инженерии. Вместе эти подходы образуют богатый ряд терапевтических разработок для регенерации поджелудочной железы.

Поджелудочная железа играет центральную роль в контроле потребления энергии и метаболизма и состоит из двух морфологически и функционально различных компонентов: экзокринной поджелудочной железы (ацинарные клетки и протоковые клетки) и эндокринной поджелудочной железы (островки Лангерганса).Экзокринные ацинарные клетки производят множество пищеварительных ферментов, включая липазы, протеиназы и амилазы, которые секретируются в протоки поджелудочной железы и поступают в тонкий кишечник, чтобы расщепить жиры, белки и углеводы для всасывания. Эндокринные островки составляют менее 5% от общей массы поджелудочной железы, но, тем не менее, у человека насчитывают более миллиарда клеток. Каждый из пяти основных типов островковых клеток синтезирует и секретирует главный гормон: инсулин (β-клетки), глюкагон (α-клетки), соматостатин (δ-клетки), полипептид поджелудочной железы (клетки PP) и грелин (ε-клетки). ).Инсулин и глюкагон поступают непосредственно в кровоток через плотную внутриостровковую сосудистую сеть и играют важную роль в регуляции уровня глюкозы в крови

Отдельные заболевания поражают экзокринную и эндокринную поджелудочную железу. Панкреатит и рак поджелудочной железы, большинство из которых представляют собой протоковые карциномы, возникают из экзокринной части поджелудочной железы, тогда как диабет и редкие нейроэндокринные опухоли поджелудочной железы возникают из эндокринных островков. По оценкам, диабет поражает более 300 миллионов человек во всем мире и является серьезной и растущей проблемой здоровья в современном мире.Осложнения, возникающие в результате длительного диабета, включают почечную недостаточность, заболевание периферических сосудов, инсульт и болезнь коронарной артерии; вместе эти осложнения создают огромное медицинское и социальное бремя, а также вызывают преждевременную смерть. Большинство пациентов с диабетом страдают диабетом 2 типа (СД2), заболеванием, которое связано с инсулинорезистентностью периферических органов, включая печень, жир и мышцы. Недавние исследования генетической связи и гистологический анализ показали, что пациенты с T2D также имеют значительно меньше островковых β-клеток, чем здоровые люди ^1–4 .Диабет 1 типа (СД1), который составляет около 5–10% всех случаев диабета, представляет собой аутоиммунное заболевание, при котором β-клетки избирательно разрушаются, что приводит к тяжелой недостаточности инсулина, которую необходимо лечить с помощью ежедневных инъекций инсулина для выживания. Вместе эти заболевания составляют большую и растущую популяцию пациентов с недостаточностью β-клеток поджелудочной железы.

Существует долгая история исследований регенерации поджелудочной железы, насчитывающая почти столетие ⁵ . Эпидемия диабета в последние десятилетия подтолкнула к многочисленным исследованиям развития, гомеостаза и регенерации поджелудочной железы.Исследования на животных показали, что экзокринная поджелудочная железа обладает внутренней способностью к регенерации и, таким образом, может быстро и полностью вылечиться от экзокринных заболеваний, таких как острый панкреатит. Напротив, эндокринные островки обладают ограниченной регенеративной способностью у взрослых. Действительно, остается неясным, может ли поджелудочная железа взрослого человека спонтанно регенерировать β-клетки каким-либо физиологически значимым способом. Таким образом, значительная потеря β-клеток приводит к стойкой эндокринной недостаточности и необратимому диабету.Все более широко признается, что подход регенеративной медицины будет полезен, даже необходим при лечении определенных форм диабета, включая T1D и, возможно, подмножество T2D, при котором наблюдается значительная потеря β-клеток. Изучение того, как усилить или вызвать внутреннюю регенеративную способность эндокринных островков, и разработка новых стратегий производства инсулин-секретирующих β-клеток будет иметь большое значение для разработки терапевтического лечения диабета. Здесь мы обобщаем наше текущее понимание эндокринной и экзокринной регенерации поджелудочной железы и рассматриваем различные стратегии терапевтической регенерации и восстановления.

Регенерация эндокринной поджелудочной железы

Большинство исследований регенерации поджелудочной железы было сосредоточено на эндокринных островках из-за их центрального значения при диабете. Исторически исследования регенерации островков основывались на моделях повреждений грызунов, включая панкреатэктомию, лигирование протоков поджелудочной железы и химическое удаление островковых клеток. При панкреатэктомии удаление до 90% поджелудочной железы крысы не влияет на гомеостаз глюкозы, что свидетельствует о большой резервной емкости, поскольку 10% массы островка достаточно для поддержания контроля уровня глюкозы в крови ^6–8 .Напротив, резекция 50–60% поджелудочной железы у человека вызывает инсулинозависимый диабет ^9,10 . У молодых грызунов после резекции поджелудочной железы наблюдается рост тканей и прорастание их тканей ^6,7 . Наблюдения за редкими образцами у детей также предполагают рост тканей после панкреатэктомии ¹¹ . Однако способность к этому типу регенерации резко снижается у взрослых животных и отсутствует у взрослых людей ^8,10,12 .

Вторая модель повреждения, используемая для изучения регенерации поджелудочной железы, – это перевязка протока, имитирующая обструктивный панкреатит.Физическая перевязка протоков поджелудочной железы вызывает широко распространенную гибель ацинарных клеток, но эндокринные островки сохраняются, и существенной эндокринной регенерации не наблюдается ^13,14 . В третьей модели повреждения β-клетки поджелудочной железы могут быть специфически удалены с использованием стрептозотоцина (STZ) или аллоксана, химических токсинов, которые структурно имитируют глюкозу и выборочно импортируются в β-клетки. В зависимости от дозировки лекарства вся масса β-клеток может быть частично или почти полностью удалена за несколько дней.Обширные исследования не обнаружили убедительных доказательств регенерации β-клеток у взрослых животных после химической абляции ^12,15 .

Несмотря на отсутствие существенной регенерации островков в моделях повреждений, гиперплазия островков наблюдается во время беременности, при ожирении или в условиях инсулинорезистентности в моделях на животных ^16–19 . Напр., Масса β-клеток поджелудочной железы мышей увеличивается в 3–5 раз во время беременности, стимулируемая, по крайней мере, частично, гормонами беременности, плацентарным лактогеном и пролактином, и вовлекает передачу сигналов через серотонин, Menin и FoxM1 ^20–23 .Ожирение, вызванное диетой с высоким содержанием жиров, у мышей также сопровождается впечатляющим увеличением массы островковых клеток ²⁴ Экспериментально индуцированная резистентность к инсулину, такая как специфический для печени нокаут рецепторов инсулина, вызывает десятикратное увеличение массы β-клеток ²⁵ . Молекулярные пути, которые приводят к увеличению массы β-клеток при ожирении и инсулинорезистентности, еще предстоит полностью выяснить.

Самовоспроизведение поддерживает массу β-клеток

Скорость пролиферации β-клеток довольно высока у молодых грызунов, но быстро снижается с возрастом ^26,27 .Например, одно исследование оценило скорость распространения примерно 4% в день у одномесячных крыс и 0,5% в день у семимесячных крыс ²⁸ . Кроме того, выраженная гиперплазия островков у взрослых животных может быть вызвана беременностью или ожирением. Каков источник этих дополнительных островковых клеток? В важном исследовании, отслеживание генетических клонов у мышей с использованием специфичных для β-клеток драйверов, показало, что основным механизмом пополнения β-клеток в гомеостазе или после повреждения является репликация ранее существовавших β-клеток ²⁹ ().Роль репликации у людей гораздо менее ясна, так как очень мало реплицирующихся человеческих β-клеток (оцениваемых гистологическим окрашиванием пролиферативных антигенов, таких как Ki-67 и PCNA) можно найти в образцах поджелудочной железы, взятых во время вскрытия здоровых, травмированных, беременных. , или взрослые люди с ожирением ^3,10,30,31 .

Естественные регенеративные реакции эндокринной поджелудочной железы

Взрослая эндокринная поджелудочная железа (островки Лангерганса) состоит из четырех основных типов эндокринных клеток, каждый из которых секретирует главный гормон: инсулин (β-клетки), глюкагон (α-клетки), соматостатин (δ-клетки) и полипептид поджелудочной железы (клетки PP).Исследования на животных показали, что репликация β-клеток является основным способом регенерации и восстановления при гомеостазе, травмах, беременности, ожирении и инсулинорезистентности. Сообщалось о превращении островковых δ- и α-клеток в β-клетки после экстремальной потери β-клеток с использованием специфических методов абляции на животных моделях. Значительная регенерация эндокринной поджелудочной железы в основном ограничивается маленькими детьми и молодыми животными. Взрослые животные и взрослые люди практически не обладают способностью к регенерации эндокринной поджелудочной железы.

α-клетки и δ-клетки могут превращаться в β-клетки

Пять основных типов клеток островков, а именно β-, α-, δ-, PP и ε-клетки, по-видимому, очень стабильны в нормальном состоянии. гомеостаз или в различных моделях травм. Например, селективное удаление β-клеток с помощью STZ или аллоксана не оказывает значительного влияния на количество или фенотипы других островковых клеток. Было неожиданно, что, когда метод удаления β-клеток на основе дифтерийного токсина был использован для удаления более 99% β-клеток у мышей, было сообщено о медленном, но значительном восстановлении массы β-клеток в течение нескольких месяцев ³² .Исследования по отслеживанию клонов показали, что новые продуцирующие инсулин клетки возникли в результате преобразования α- или δ-клеток поджелудочной железы, в зависимости от возраста мышей ^32,33 . Молекулярный механизм этого преобразования между типами островковых клеток неизвестен, как и то, происходят ли такие преобразования и у людей. Нет четких доказательств этого типа конверсии у пациентов с СД1, но это может быть либо потому, что оно не происходит, либо потому, что преобразованные клетки удаляются в результате продолжающегося аутоиммунного процесса.Тем не менее, эти исследования предполагают другой механизм, который потенциально может регенерировать часть эндокринного компартмента ().

Поиск взрослых стволовых клеток поджелудочной железы

Существует давняя гипотеза, что стволовые клетки поджелудочной железы или клетки-предшественники могут существовать в поджелудочной железе взрослого животного или даже человека ³⁴ . Эта гипотеза первоначально была основана на гистологических наблюдениях одиночных островковых клеток и небольших островков, встроенных в протоки поджелудочной железы взрослых грызунов и человека или тесно связанных с ними, что предполагает появление новых островковых клеток из протоков (так называемое неогенез) ³⁴ .Однако исследования по отслеживанию генетических клонов с использованием экзокринных драйверов ( Muc1, -CreER), ацинар-специфических драйверов ( Cela -CreER, Ptf1a -CreER) и специфичных для протоков драйверов ( Sox9 -CreER, Hnf1b -CreER) ^35–39 последовательно указывает на редкий или нулевой вклад экзокринной системы в эндокринный компартмент во время нормального гомеостаза или в различных моделях повреждений. Гипотеза новообразования была подтверждена отчетом о том, что после перевязки протока поджелудочной железы у мышей в протоковых структурах ⁴⁰ появилась редкая популяция эндокринных клеток-предшественников NGN3 ⁺ , а также наблюдениями за клетками NGN3 ⁺ вокруг островков и протоков в экспериментальных условиях. модели трансдифференцировки α-клеток в β-клетки ^41,42 .Таким образом, остается неясным, существуют ли взрослые стволовые клетки поджелудочной железы.

Регенерация экзокринной поджелудочной железы

Внешнесекреторная поджелудочная железа состоит из ацинарных клеток и протоковых клеток. Наиболее частым повреждением экзокринной части поджелудочной железы является панкреатит, болезненное воспаление, вызванное различными факторами окружающей среды (травма, алкоголь, диета с высоким содержанием жиров и т. Д.) Или генетическими (например, муковисцидоз) ⁴³ . Понимание экзокринного повреждения и регенерации в значительной степени основано на исследованиях экспериментального панкреатита на грызунах, наиболее распространенным из которых является супрафизиологическая стимуляция ацинарной секреции церулеином, мышиным аналогом гормона холецистокинина ^44,45 .Обработка церулеином приводит к быстрому апоптозу или некрозу ацинарных клеток и, кроме того, некоторые ацинарные клетки теряют свои многочисленные гранулы зимогена и значительно сокращаются, чтобы напоминать протоковые клетки в процессе, называемом ацинарно-протоковой метаплазией ⁴⁶ . Животные быстро выздоравливают от острого панкреатита. В течение нескольких недель экзокринная поджелудочная железа полностью восстанавливает свою нормальную клеточную архитектуру и функцию. Исследование экзокринных тканей человека пациентов с панкреатитом также показывает протоковую метаплазию и пролиферацию клеток ^47,48 .Хотя пациенты с острым панкреатитом могут полностью выздороветь, неясно, подвергается ли их внешнесекреторная поджелудочная железа спонтанному восстановлению и регенерации, аналогичным тем, которые наблюдаются в моделях на животных.

Были предложены два различных режима регенерации в моделях панкреатита ⁴⁹ (). В классическом режиме регенерации новые ацинарные клетки производятся в результате пролиферации уже существующих ацинарных клеток ^35,50,51 . Считается, что во втором режиме регенерации дегранулированные и протоковидные ацинарные клетки «повторно дифференцируются» и возвращаются в нормальное и функциональное ацинарное состояние.Дедифференцированные ацинарные клетки не отслеживались с помощью маркера линии, и их повторная дифференцировка была сделана косвенным путем. Механистические исследования на животных моделях идентифицировали несколько генов и путей, необходимых для экзокринной регенеративной реакции при панкреатите. Делеция ключевых компонентов путей Hedgehog, Notch и Wnt из ацинарных клеток серьезно нарушает экзокринную регенерацию ^52-54 , как и делеция ограниченных ацинаром факторов транскрипции NR5A2 и PTF1A ^55,56 .Дедифференцированное состояние ацинарных клеток, по-видимому, представляет собой уязвимость, при которой экологические и генетические факторы могут сговориться, чтобы вызвать неопластическую трансформацию в сторону смертельного рака поджелудочной железы ^57,58 . Механизмы, которые контролируют регенерацию по сравнению с неопластической трансформацией, еще не изучены.

Регенерация экзокринной поджелудочной железы

Экзокринная поджелудочная железа состоит из ацинарных клеток, которые синтезируют и секретируют пищеварительные ферменты, протоковых клеток, которые направляют ферменты в тонкий кишечник, и центральных ацинарных клеток.Внешнесекреторная поджелудочная железа может спонтанно и активно регенерироваться как у животных, так и у людей. Воспалительные поражения экзокринной части поджелудочной железы, такие как острый панкреатит, приводят к гибели ацинарных клеток и дедифференцировке ацинаров, которая характеризуется дегрануляцией и морфологической трансформацией в протоковые клетки в процессе, называемом метаплазией ацинар-протоков. Как только воспаление спадает, ацинарные клетки могут быстро регенерировать за счет саморепликации и возможной повторной дифференцировки метапластических протоковых клеток обратно в нормальное и функциональное ацинарное состояние.

Стратегии производства новых эндокринных островковых клеток

В то время как островки поджелудочной железы взрослых мышей демонстрируют устойчивую регенерацию при физиологических проблемах, таких как ожирение, инсулинорезистентность или беременность, неясно, сможет ли поджелудочная железа взрослого человека развернуть адаптивную регенеративную реакцию и, даже если если это так, то очевидно, что эти реакции не могут оказать значительного физиологического воздействия. В то же время клиническая потребность в терапии регенерации β-клеток огромна. Примерно 2.5 миллионов человек в США (и более 20 миллионов во всем мире) страдают от СД1, и еще многие миллионы пациентов с СД2 имеют недостаточность β-клеток поджелудочной железы. Обе группы пациентов могут получить пользу от терапии, которая восстанавливает функциональную массу β-клеток, освобождая их от ежедневных инъекций инсулина и избегая серьезных осложнений, которые развиваются из-за неточного дозирования. Потребность в регенерации β-клеток у пациентов с T1D особенно актуальна, поскольку это заболевание преимущественно поражает детей, а серьезная нехватка β-клеток при T1D может вызывать опасные для жизни колебания уровня глюкозы в крови ^59,60 .

Десятилетия клинических исследований показали, что трансплантация трупных островков может быть полезной у пациентов с СД1, при этом некоторые пациенты не принимают инсулин в течение многих лет ^61,62 . Тем не менее, клиническая трансплантация трупных островков используется только в небольших масштабах из-за отсутствия подходящих трупных островков и необходимости длительного подавления иммунитета для борьбы с ауто- и аллоиммунитетом. Для лечения больших групп пациентов было бы полезно иметь надежный и стандартизированный источник островков человека для трансплантации, в идеале без необходимости иммуносупрессии.В качестве альтернативы можно использовать терапевтические вмешательства, стимулирующие регенерацию эндогенных островков. В ответ на огромную неудовлетворенную потребность в медицине в настоящее время проводится несколько исследований по оценке стратегий создания новых островков in vitro или стимулирования регенерации островков in vivo ().

Терапевтические стратегии регенерации и восстановления эндокринной поджелудочной железы.

В настоящее время самой передовой технологией создания функциональных клеток, секретирующих человеческий инсулин, и единственной, которая проходит клинические испытания, является получение из плюрипотентных стволовых клеток человека.Другие стратегии включают стимулирование пролиферации остаточных β-клеток in vivo, перепрограммирование не-β-клеток в β-подобные клетки in vivo или in vitro, сбор островков у генно-инженерных свиней и, возможно, выращивание всей поджелудочной железы человека у животных с последующим удалением островки человека для трансплантации.

Дифференциация плюрипотентных стволовых клеток

Десятилетия исследований развития лягушек, рыб и мышей наметили ключевые этапы и важные сигнальные события, которые ведут от оплодотворенной яйцеклетки к образованию зрелых островков в раннем детстве ^63–65 .Это глубокое понимание развития поджелудочной железы было поставлено на службу регенеративной медицине в 1998 году, когда эмбриональные стволовые клетки человека (hES-клетки) были успешно культивированы и открыли двери для разработки методов получения островков поджелудочной железы из hES-клеток ⁶⁶ . За этим достижением в 2006 году последовало новаторское открытие, согласно которому индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки) могут быть получены из соматических клеток, таких как фибробласты кожи, обеспечивая путь для генерации специфичных для пациента клеточных продуктов ⁶⁷ .

В первых крупных исследованиях получения эндокринных клеток поджелудочной железы из клеток hES был разработан пошаговый протокол с использованием комбинаций сигнальных молекул для проведения дифференцировки клеток hES через четыре последовательных стадии (дефинитивная энтодерма, панкреатический эпителий, эндокринные предшественники и β- как клетки) ^68,69 . Первые дифференцировки человеческих стволовых клеток в островковые клетки дали популяцию клеток со смешанной экспрессией гормонов, но не зрелые или настоящие человеческие β-клетки ⁶⁸ .Эти исследования, вместе с десятилетиями клеточных и генетических исследований развития поджелудочной железы на животных моделях, создали схему протоколов дифференцировки in vitro, которые были применены к плюрипотентным стволовым клеткам.

В последнее время усилия были направлены на производство эндокринных островков, которые могут реагировать на глюкозу. Были разработаны более сложные протоколы дифференцировки с дополнительными шагами, оптимизированными смесями индуцирующих факторов и химикатов, а также с использованием методов трехмерного культивирования, которые дают клеточные кластеры с замечательным морфологическим и функциональным сходством с островками поджелудочной железы ^70,71 .Трансплантация этих полученных in vitro кластеров клеток привела к дальнейшему функциональному созреванию in vivo и надежному спасению экспериментального диабета на моделях мышей ^70,71 .

В дополнение к эндокринным островкам, клетки-предшественники поджелудочной железы, некоторые из которых обладают способностью продуцировать зрелые клетки, продуцирующие гормоны, появились в качестве продукта-кандидата для клеточной терапии ⁶⁹ . Доклинические исследования показали, что когда предшественники PDX1 ⁺ , полученные из hES-клеток, трансплантируются мышам, некоторые из этих клеток претерпевают рост и дифференцировку in vivo в функциональные β-клетки, которые могут обратить вспять диабет ^69,72 .Эти достижения привели к фазам I и II клинических испытаний предшественников поджелудочной железы. Более полно дифференцированные функциональные кластеры островков человека должны пройти испытания через несколько лет. Для обоих подходов полученные in vitro островковые кластеры содержат как β-клетки, так и другие типы островковых клеток (α-клетки и δ-клетки), которые, как известно, точно настраивают функцию β-клеток. В нативных островках присутствуют дополнительные типы клеток, включая сосудистые клетки и фибробластоподобные клетки, и включение этих дополнительных клеток в кластеры для трансплантации может дать некоторую пользу.

Несмотря на заметные успехи в производстве эндокринных клеток поджелудочной железы из клеток hES, остаются важные проблемы. К ним относятся усовершенствование протоколов дифференциации для крупномасштабного производства, устранение нежелательных клеток из конечного продукта и, конечно же, обеспечение защиты от иммунного отторжения. Как алло-, так и аутоиммунного отторжения в принципе можно избежать с помощью физической защиты в небольшом устройстве: например, инкапсуляции в альгинат или более прочный биоматериал.В качестве альтернативы можно уменьшить иммунную атаку путем генетической модификации трансплантированных клеток и / или манипулирования иммунной системой реципиента.

Специфические для пациента клеточные продукты могут быть получены из iPS-клеток, которые должны избегать иммунного отторжения и быть иммунологически совместимыми с пациентом, от которого была получена iPS-клетка. Это, конечно, в первую очередь актуально для замещения β-клеток у пациентов с СД2, поскольку пациенты с СД1 страдают аутоиммунитетом. Однако производство продуктов для конкретных пациентов сопряжено с определенными проблемами, поскольку потребует оптимизации условий дифференциации для каждой партии iPS-клеток, что существенно повысит затраты и операционную нагрузку на процесс.

Репликация β-клеток

Стимулирование пролиферации β-клеток – это простое и интуитивно понятное решение для пополнения массы β-клеток. Действительно, было показано, что большое количество факторов роста и митогенных агентов способствует пролиферации β-клеток на животных моделях. К ним относятся белок, связанный с паратироидным гормоном, фактор роста гепатоцитов, глюкагоноподобный пептид, инсулиноподобные факторы роста, гастрин, эпидермальные факторы роста, фактор роста тромбоцитов, ингибиторы аденозинкиназы и другие ^{16–18,73–75} .Однако эти агенты, как правило, не способствовали значительной пролиферации β-клеток человека. Существенная пролиферация человеческих β-клеток, по-видимому, происходит естественным образом только в раннем детстве (в основном в первый год жизни) ^76–79 . В целом, масса доказательств указывает на то, что человеческие β-клетки устойчивы к пролиферативным стимулам.

Есть структурные и молекулярные различия между островками мыши и человека. Например, β-клетки сконцентрированы в ядре островков мыши, но более равномерно распределены в островках человека.Человеческие β-клетки также экспрессируют несколько факторов, таких как MAFB, которые отсутствуют в β-клетках мыши ⁸⁰ , и используют GLUT1, а не GLUT2 в качестве основного переносчика глюкозы ^81,82 . Кроме того, хотя β-клетки грызунов способны к значительной пролиферации и росту во время беременности, ожирения и инсулинорезистентных состояний, такая пролиферация в лучшем случае ограничена у взрослых людей. Неспособность β-клеток взрослого человека пролиферировать вызывает недоумение, поскольку они обладают необходимыми молекулярными элементами, которые контролируют повторный вход в клеточный цикл (включая циклины, циклин-зависимые киназы (CDK), факторы E2F и другие).Прямое манипулирование этим молекулярным механизмом может заставить человеческие β-клетки размножаться; генетические мутации в генах клеточного цикла также могут вызывать редкие эндокринные гиперплазии поджелудочной железы, такие как инсулинома у людей ^83–85 . Тем не менее, многие факторы клеточного цикла, по-видимому, изолированы в цитоплазме зрелых β-клеток ^86,87 . Неясно, почему это так или при каких обстоятельствах факторы клеточного цикла могут быть индуцированы для движения в ядро. По мере созревания и старения β-клеток происходят широкие молекулярные и эпигенетические изменения с хорошо документированной потерей EZh3 и BMI1, увеличением ингибиторов клеточного цикла, таких как P16 ^INK4a и p18 ^INK4c , и эпигенетическими изменениями ^{15,88 , 89} .Некоторые из этих изменений, по-видимому, улучшают функцию β-клеток ⁹⁰ , но они могут в целом подавлять способность β-клеток реагировать на пролиферативные стимулы. Имеются давние доказательства того, что инсулин и глюкоза, повышенные при ожирении или инсулинорезистентности, могут напрямую стимулировать пролиферацию β-клеток ^91–93 . Но остается неясным, являются ли это ключевыми сигналами, вызывающими гиперплазию островков.

Потенциально важным достижением стал высокопроизводительный скрининг соединений, в ходе которого были идентифицированы ингибиторы киназы 1A, регулируемой фосфорилированием тирозина с двойной специфичностью (DYRK1A), в качестве реагентов, которые могут эффективно стимулировать пролиферацию культивируемых человеческих β-клеток in vitro и трансплантированных человеческих β-клеток. клетки in vivo.Это обеспечивает первую конкретную молекулярную мишень для управления пролиферацией человеческих β-клеток ^94–96 . Кроме того, идентифицированы другие пути, участвующие в пролиферации человеческих β-клеток, такие как кальциневрин и SerpinB1 ^97,98 . Для продвижения этих реагентов в клиники потребуется контролировать специфичность типа клеток, нацеливать вмешательство на островки и гарантировать, что реагенты, которые воздействуют на механизмы консервативного клеточного цикла, не вызывают проблемы образования опухолей.

Перепрограммирование не-β-клеток в β-подобные клетки

Наблюдения за редкими событиями в изменениях судьбы онтогенетических клеток происходят много десятилетий назад ⁹⁹ . В хорошо задокументированном примере регенерации хрусталика тритона удаление хрусталика приводит к пролиферации пигментированных эпителиальных клеток, окружающих хрусталик, и регенерации нового хрусталика ¹⁰⁰ . Молекулярные исследования главных регуляторов клеточных клонов, таких как MYOD, дополнительно укрепили представление о том, что мощные генетические факторы могут диктовать выбор клеточной судьбы ¹⁰¹ .А перенос ядра соматической клетки продемонстрировал возможность перепрограммирования почти каждого ядра в другое состояние клетки ¹⁰² . Соответственно, существует большой интерес к использованию главных регуляторов развития β-клеток для преобразования не-β-клеток в клетки, продуцирующие инсулин. Ранним примером является индукция экспрессии инсулина в культивируемых клетках печени мыши ¹⁰³ . Другие исследования подтвердили, что экспрессия инсулина может быть индуцирована в не-β-клетках, но эти клетки не принимают морфологические, молекулярные и функциональные свойства β-клеток поджелудочной железы и не перепрограммируются до β-подобного состояния клеток ^{104– 108} .

Комбинаторная стратегия скрининга показала, что комбинация трех регуляторов развития β-клеток, NGN3, PDX1 и MAFA (называемых факторами NPM), может эффективно преобразовывать ацинарные клетки поджелудочной железы в β-подобные клетки после доставки взрослой мыши. поджелудочная железа с использованием аденовирусных векторов ¹⁰⁹ . Индуцированные β-подобные клетки достигли долгосрочной стабильности и приобрели способность обращать вспять диабет ¹¹⁰ . Дальнейший скрининг выявил эпителиальные клетки желудочно-кишечного тракта как другой тип клеток, которые могут быть преобразованы в β-подобные клетки ¹¹¹ .Клетки антрального отдела желудка, по-видимому, особенно подвержены такому преобразованию ¹¹² . В отдельном исследовании условная делеция FOXO1 из предшественников эндокринной системы кишечника NGN3 ⁺ также привела к образованию продуцирующих инсулин клеток в кишечнике ¹¹³ . Эти исследования вместе предполагают, что эпителиальные клетки желудочно-кишечного тракта являются потенциальным источником функциональных клеток, экспрессирующих инсулин, путем перепрограммирования. Другие примеры перепрограммирования мышиных клеток включают цитокин-опосредованное преобразование ацинарных клеток в клетки, экспрессирующие инсулин, преобразование протоковых клеток в клетки, экспрессирующие инсулин, путем делеции FBW7 и превращение гепатоцитов в продуцирующие инсулин клетки с помощью TGIF2 ^114–116 .

Экстремальная потеря β-клеток может вызвать спонтанное преобразование δ- и α-клеток поджелудочной железы в β-клетки ^32,33 . Хотя молекулярные механизмы этих преобразований остаются неизвестными, генетическая делеция ARX, регулятора развития α-клеток, или принудительная экспрессия PAX4, регулятора развития β-клеток, может превращать α-клетки в β-клетки на моделях мышей. ^117,118 . Уникальная популяция инсулин-продуцирующих клеток на периферии островков недавно была предложена в качестве промежуточного звена при переходе от α-клеток к β-клеткам ¹¹⁹ .Дальнейшие исследования идентифицировали передачу сигналов γ-аминомасляной кислоты (ГАМК) как потенциального посредника в событии репрограммирования. Длительное лечение ГАМК у мышей привело к впечатляющему увеличению массы β-клеток ⁴² .

Несмотря на доказательную демонстрацию репрограммирования β-клеток на животных моделях, попытки репрограммировать человеческие клетки были менее успешными. Несколько исследований показали, что человеческие α-клетки в островках могут быть перепрограммированы, чтобы стать β-клетками ^42,120 . Изменения в соотношении α-клеток к β-клеткам и появление клеток, положительных как по глюкагону, так и по инсулину, предоставили некоторые доказательства таких превращений; тем не менее, в отсутствие отслеживания происхождения прямых доказательств по-прежнему не хватает.Другие типы клеток, такие как ацинарные клетки поджелудочной железы, протоковые клетки, клетки желчного пузыря и клетки кишечника, также использовались для создания клеток, экспрессирующих инсулин, но эти клетки не образовывали долгосрочных стабильных трансплантатов после трансплантации, что свидетельствует о неполном преобразовании судьбы клеток или нестабильное эпигенетическое состояние ^121–124 . На данный момент основной проблемой при внедрении подхода в клинику является определение надежных методов эффективного производства человеческих β-подобных клеток, из которых можно вырабатывать стабильные и функциональные трансплантаты.Помимо подхода перепрограммирования in vitro, перепрограммирование in vivo у пациентов-людей, нацеленных на α-клетки поджелудочной железы, ацинарные клетки или эпителиальные клетки желудочно-кишечного тракта, также может быть осуществимо. Однако будет сложно оптимизировать протоколы перепрограммирования in vivo для терапевтического использования у людей.

Островки от генно-инженерных животных

Интерес к ксенотрансплантации островков проявляется уже давно, и несколько исследовательских клинических исследований по ксенотрансплантации островков свиней были проведены несколько десятилетий назад ^125–127 .Однако серьезное иммунное отторжение материалов ксенотрансплантатов иммунной системой человека и присутствие большого количества ретровирусов свиней, которые могут переходить от одного вида к другому, представляют собой серьезные препятствия. Последние достижения в области генной инженерии привели к пересмотру возможности использования органов, выращенных у свиней. Используя технологию CRISPR-Cas9, пул из 62 известных ретровирусов свиней был удален из клеток кожи свиней ^128,129 , которые в принципе могут быть использованы для создания iPS-клеток свиней, а впоследствии и генетически «чистых» свиней в качестве доноров островков.Будущее клиническое использование островков свиней будет зависеть от достижений в технологии инкапсуляции для защиты клеток от иммунных реакций человека, обеспечивая при этом долгосрочное выживание и функциональность.

Выращивание ткани поджелудочной железы человека у животных

Идея выращивания человеческих органов у животных для терапевтических целей может показаться футуристической. Однако достижения в технологии стволовых клеток и идентификация главных регуляторов формирования органов стимулировали попытки исследовать эту идею с использованием моделей животных ^130–132 .Например, генетическая делеция PDX1 у крыс приводит к специфической потере всей поджелудочной железы из-за неспособности создать эмбриональную поджелудочную железу. Инъекция эмбриональных стволовых клеток мыши в Pdx1 ^{– / –} крысиных бластоцист привело к созданию химерных животных, у которых все органы состояли из смеси клеток мыши и крысы, за исключением поджелудочной железы, которая была получена из клеток мыши. Таким образом, в теле крысы была выращена поджелудочная железа мыши. Островки мышей от этих крыс можно собирать и трансплантировать обратно диабетическим мышам, чтобы вылечить их диабет ¹³² .Этот эксперимент, подтверждающий концепцию, между двумя разными видами грызунов дал представление о том, что может быть в будущем для выращивания человеческих органов у видов животных. Тем не менее, эта идея все еще находится в зачаточном состоянии. Предварительные исследования показали, что стандартные hES-клетки не могут вносить значительный вклад в химеры животных ¹³³ . Дальнейшее понимание механизмов может привести к развитию новых методов уменьшения несовместимости видов и подходов, которые минимизируют или устраняют неизбирательный вклад человеческих клеток в химерных животных.Помимо этих технологических проблем, для продвижения этой технологии к клиническому применению, вероятно, потребуется согласие общества.

Повторно дифференцирующиеся β-клетки

β-клетки поджелудочной железы становятся дисфункциональными при различных стрессовых состояниях, таких как длительная гипергликемия и гиперлипидемия (T2D), воспаление поджелудочной железы из-за хронического панкреатита или рака поджелудочной железы (диабет 3c типа) или аутоиммунного индуцированного воспаление (СД1). Тяжелый стресс может привести к дегрануляции β-клеток и подавлению генов β-клеток.Недавние исследования подтвердили, что потеря свойств β-клеток может представлять дедифференцировку, характеризующуюся активацией генов, которые обычно экспрессируются в предшественниках эмбриональных островков (таких как Neurog3 ) ¹³⁴ . Неясно, является ли дедифференцировка общей характеристикой дисфункциональных β-клеток и можно ли обратить процесс дедифференцировки, если он существует у людей. Мы действительно знаем, что дисфункциональные β-клетки могут восстанавливаться у пациентов с СД2 при правильном лечении, таком как диета, упражнения или интенсивная инсулиновая терапия.Если удастся найти фармакологические средства для «повторной дифференциации» дедифференцированных β-клеток, это может составить новый терапевтический подход к лечению диабета и может рассматриваться как отдельная форма регенеративной терапии, которая сама по себе не включает создание новых клеток ¹³⁵ . Эта терапия была бы наиболее актуальной для СД2, но, вероятно, могла бы быть полезной и для СД1 на ранней стадии.

Проблемы разработки клеточной терапии T1D

Разработка клеточных продуктов для лечения T1D сталкивается с уникальной проблемой аутоиммунитета ^59,136 .Чтобы защитить новые β-клетки, можно использовать иммунодепрессанты – стандартное лечение пациентов с СД1, которым проводят трансплантацию трупных островков. Однако известно, что многие из этих лекарств токсичны для β-клеток, не говоря уже о снижении иммунной способности пациента. Альтернативный способ защиты трансплантированных β-клеток – инкапсуляция специально разработанными материалами. Инкапсуляция физически отделяет β-клетки от иммунных клеток, но также отделяет β-клетки от кровеносных сосудов, тем самым изменяя кинетику восприятия глюкозы и доставки кислорода и питательных веществ, и потенциально ставя под угрозу выживание и функцию инкапсулированных клеток.Для решения этих проблем разрабатываются инновационные герметизирующие материалы ^137–140 . Альтернативный способ защиты β-клеток у пациентов с T1D – это модуляция иммунной системы. Было показано, что различные схемы иммунотерапии ослабляют или даже полностью останавливают аутоиммунные атаки у мышей с диабетом без ожирения (NOD) модели ^141–143 . К сожалению, в клинических испытаниях эти агенты не продемонстрировали значительной пользы для пациентов.

Современные методы клеточной терапии T1D требуют использования инкапсулирующих устройств или иммунодепрессантов, что имеет недостатки и риски.Заглядывая вперед, было бы идеально найти способы производить островки, которые естественным образом сопротивляются аутоиммунитету. Как это можно сделать? Один важный ключ к разгадке получен из исследований пациентов с давним СД1 (таких как исследование Joslin Medalist), в ходе которых был сделан удивительный вывод о том, что у значительного числа этих пациентов наблюдается детектируемая выработка инсулина с сохранением чувствительности к глюкозе, что позволяет предположить, что некоторые β-клетки могут ускользать. аутоиммунитет и продолжают функционировать ¹⁴⁴¹⁴⁵ . Другая возможность состоит в том, что у некоторых пациентов могут непрерывно продуцироваться новые β-клетки.Аутоиммунная атака внутри самой поджелудочной железы также неоднородна. Скорее, некоторые островки или даже целые доли поджелудочной железы избегают иммунного разрушения, будучи окруженными долями, лишенными β-клеток ⁶⁰ . Эти данные предполагают, что человеческие β-клетки могут быть гетерогенными и что субпопуляция β-клеток может противостоять аутоиммунной атаке. Эти клинические наблюдения согласуются с накоплением доказательств того, что мышиные и человеческие β-клетки в нормальных островках гетерогенны по своим молекулярным сигнатурам или пролиферативному потенциалу ^146–148 .Подмножество β-клеток также было предложено в качестве «концентраторов» для инициирования пульсирующего высвобождения инсулина ¹⁴⁹ . В настоящее время неясно, являются ли β-клетки, обнаруженные у пациентов с T1D, вновь созданными в ответ на аутоиммунитет или по какой-то причине они устойчивы к иммунной элиминации. Целенаправленные исследования этих β-клеток в образцах человека и более глубокое понимание гетерогенности β-клеток человека могут в конечном итоге дать молекулярные мишени, которые позволяют продуцировать функциональные инсулин-секретирующие клетки, которые сопротивляются аутоиммунитету.β-Клетки, полученные в результате перепрограммирования α-клеток, показали устойчивость к аутоиммунитету в исследованиях на мышах, что обеспечивает еще один потенциальный путь для изучения и, возможно, продуцирования аутоиммунно-устойчивых β-клеток ¹²⁰ . Наконец, можно генетически модифицировать β-клетки, чтобы они могли избежать обнаружения или устранения аутоиммунными клетками.

Перспективы на будущее

Мы многое узнали о том, как поджелудочная железа развивается во время эмбриогенеза, и о различных регенеративных реакциях поджелудочной железы на физиологические проблемы и травмы.Эти идеи в настоящее время используются для разработки стратегий регенерации путем дифференциации стволовых клеток, перепрограммирования не-β-клеток и других подходов. Фундаментальные исследования развития и гомеостаза поджелудочной железы будут и дальше давать новые идеи, которые вдохновляют на альтернативные терапевтические подходы. Например, исследования образования островков во время эмбриогенеза могут помочь в уточнении протоколов дифференциации клеток hES в трехмерные кластеры островков; более глубокое понимание того, как островки переходят из незрелого состояния в зрелое в постнатальном развитии, должно способствовать усилиям по производству функционально зрелых β-клеток in vitro; и исследование сигналов, которые опосредуют физиологическое увеличение массы β-клеток при ожирении и инсулинорезистентности, может привести к новым реагентам для пролиферации β-клеток без значительных онкогенных рисков.

Несмотря на значительные успехи в нашем понимании регенерации поджелудочной железы, ключевые вопросы остаются. Назовем лишь некоторые из них: есть ли убедительные доказательства наличия стволовых клеток в поджелудочной железе взрослого? Насколько гетерогенны β-клетки поджелудочной железы с точки зрения функции и иммунологических свойств? Какие механизмы используются поджелудочной железой человека для естественной регенерации и восстановления? Чтобы ответить на эти вопросы, вероятно, будет информативным множество разнообразных модельных систем, включая грызунов, рыбок данио, крупных животных, приматов и других.Новые технологии будут играть важную роль в продвижении этих исследований. Одноклеточный анализ предоставит беспрецедентное представление о гетерогенности нормальных и больных островковых клеток, захватит редкие клетки, имеющие отношение к эндокринной регенерации или иммунной устойчивости, и определит переходные состояния от hES-клеток к зрелым β-клеткам или от не-β-клеток к β-подобные клетки; визуализация живых клеток на уровне отдельных клеток позволит напрямую визуализировать кальциевые волны, высвобождение инсулина и иммунные взаимодействия в интактных островках in vivo; гуманизированные мышиные модели и человеческие органоиды могут служить суррогатами для изучения биологии поджелудочной железы человека; генетические исследования человека и технология CRISPR – Cas могут привести к открытию новых факторов заболевания и регенерации поджелудочной железы.

Начались клинические испытания продуктов островковых клеток, полученных из клеток hES. Другие подходы, включая пролиферацию и перепрограммирование β-клеток, также могут достичь точки терапевтического развития. Каждый подход имеет определенные преимущества (). Помимо безопасности и эффективности этих клеточных продуктов, то, как они будут жить в аутоиммунной среде T1D, может быть решающим фактором их успеха. Нам снова напоминают, что конечной целью терапии СД1 является клеточный продукт, который естественным образом сопротивляется аутоиммунитету или избегает его и не требует инкапсуляции или иммуносупрессии.Тесное сотрудничество между иммунологами и биологами по β-клеткам будет необходимо для своевременного прогресса в достижении этой цели, и, если мы добьемся успеха, это не только принесет пользу пациентам с СД1, но и предложит важные уроки в поиске лекарств от многих других аутоиммунных заболеваний.

Таблица 1 |

Сравнение современных подходов к получению новых β-клеток

Панкографты человека Стадия разработки 9 0341

	Дифференцировка стволовых клеток	Репликация	In vivo перепрограммирование	Ex vivo репрограммирование		6	Xen326	Фаза I / II клиническая	Доказательство концепции с островками человека	Доказательство концепции на моделях животных	Доказательство концепции С клетками человека	Доказательство концепции со свиными клетками	Разработка концепции на моделях животных
Преимущества	Неограниченное количество, Стандартизированный продукт в	Трансплантация не требуется	Трансплантация не требуется требуется	Относительно низкая простота Производственный процесс	Неограниченная поставка
Риск опухоли	Умеренный (тератома)	Высокий	Неизвестно, потенциально высокий	Умеренный	Низкий	Низкий
Специфичность для пациента	Да 9034 906			906 906	906 906 Возможно с клетками пациента	Нет	Возможно с iPScells
Проблемы	Сложное производство процесс	Целевая доставка требуется	Целевая доставка требуется	Целевая доставка 5 продукт 9034	Выполнимость неизвестна, этические проблемы

Регенерация поджелудочной железы

Резюме

Поджелудочная железа состоит из двух отдельных компонентов: экзокринной поджелудочной железы, резервуара пищеварительных ферментов, и эндокринных островков, источника жизненно важного метаболического гормона инсулин.Островки человека обладают ограниченной регенеративной способностью; потеря островковых β-клеток при таких заболеваниях, как диабет 1 типа, требует терапевтического вмешательства. Ведущая стратегия восстановления массы β-клеток заключается в создании и трансплантации новых β-клеток, полученных из плюрипотентных стволовых клеток человека. Другие подходы включают стимуляцию пролиферации эндогенных β-клеток, перепрограммирование не-β-клеток в β-подобные клетки и сбор островков у животных, созданных с помощью генной инженерии. Вместе эти подходы образуют богатый ряд терапевтических разработок для регенерации поджелудочной железы.

Поджелудочная железа играет центральную роль в контроле потребления энергии и метаболизма и состоит из двух морфологически и функционально различных компонентов: экзокринной поджелудочной железы (ацинарные клетки и протоковые клетки) и эндокринной поджелудочной железы (островки Лангерганса). Экзокринные ацинарные клетки производят набор пищеварительных ферментов, включая липазы, протеиназы и амилазы, которые секретируются в протоки поджелудочной железы и попадают в тонкий кишечник, чтобы расщепить жиры, белки и углеводы для всасывания.Эндокринные островки составляют менее 5% от общей массы поджелудочной железы, но, тем не менее, у человека насчитывают более миллиарда клеток. Каждый из пяти основных типов островковых клеток синтезирует и секретирует главный гормон: инсулин (β-клетки), глюкагон (α-клетки), соматостатин (δ-клетки), полипептид поджелудочной железы (клетки PP) и грелин (ε-клетки). ). Инсулин и глюкагон поступают непосредственно в кровоток через плотную внутриостровковую сосудистую сеть и играют важную роль в регуляции уровня глюкозы в крови

Отдельные заболевания поражают экзокринную и эндокринную поджелудочную железу.Панкреатит и рак поджелудочной железы, большинство из которых представляют собой протоковые карциномы, возникают из экзокринной части поджелудочной железы, тогда как диабет и редкие нейроэндокринные опухоли поджелудочной железы возникают из эндокринных островков. По оценкам, диабет поражает более 300 миллионов человек во всем мире и является серьезной и растущей проблемой здоровья в современном мире. Осложнения, возникающие в результате длительного диабета, включают почечную недостаточность, заболевание периферических сосудов, инсульт и болезнь коронарной артерии; вместе эти осложнения создают огромное медицинское и социальное бремя, а также вызывают преждевременную смерть.Большинство пациентов с диабетом страдают диабетом 2 типа (СД2), заболеванием, которое связано с инсулинорезистентностью периферических органов, включая печень, жир и мышцы. Недавние исследования генетической связи и гистологический анализ показали, что пациенты с T2D также имеют значительно меньше островковых β-клеток, чем здоровые люди ^1–4 . Диабет 1 типа (СД1), который составляет около 5–10% всех случаев диабета, представляет собой аутоиммунное заболевание, при котором β-клетки избирательно разрушаются, что приводит к тяжелой недостаточности инсулина, которую необходимо лечить с помощью ежедневных инъекций инсулина для выживания.Вместе эти заболевания составляют большую и растущую популяцию пациентов с недостаточностью β-клеток поджелудочной железы.

Существует долгая история исследований регенерации поджелудочной железы, насчитывающая почти столетие ⁵ . Эпидемия диабета в последние десятилетия подтолкнула к многочисленным исследованиям развития, гомеостаза и регенерации поджелудочной железы. Исследования на животных показали, что экзокринная поджелудочная железа обладает внутренней способностью к регенерации и, таким образом, может быстро и полностью вылечиться от экзокринных заболеваний, таких как острый панкреатит.Напротив, эндокринные островки обладают ограниченной регенеративной способностью у взрослых. Действительно, остается неясным, может ли поджелудочная железа взрослого человека спонтанно регенерировать β-клетки каким-либо физиологически значимым способом. Таким образом, значительная потеря β-клеток приводит к стойкой эндокринной недостаточности и необратимому диабету. Все более широко признается, что подход регенеративной медицины будет полезен, даже необходим при лечении определенных форм диабета, включая T1D и, возможно, подмножество T2D, при котором наблюдается значительная потеря β-клеток.Изучение того, как усилить или вызвать внутреннюю регенеративную способность эндокринных островков, и разработка новых стратегий производства инсулин-секретирующих β-клеток будет иметь большое значение для разработки терапевтического лечения диабета. Здесь мы обобщаем наше текущее понимание эндокринной и экзокринной регенерации поджелудочной железы и рассматриваем различные стратегии терапевтической регенерации и восстановления.

Регенерация эндокринной поджелудочной железы

Большинство исследований регенерации поджелудочной железы было сосредоточено на эндокринных островках из-за их центрального значения при диабете.Исторически исследования регенерации островков основывались на моделях повреждений грызунов, включая панкреатэктомию, лигирование протоков поджелудочной железы и химическое удаление островковых клеток. При панкреатэктомии удаление до 90% поджелудочной железы крысы не влияет на гомеостаз глюкозы, что свидетельствует о большой резервной емкости, поскольку 10% массы островка достаточно для поддержания контроля уровня глюкозы в крови ^6–8 . Напротив, резекция 50–60% поджелудочной железы у человека вызывает инсулинозависимый диабет ^9,10 .У молодых грызунов после резекции поджелудочной железы наблюдается рост тканей и прорастание их тканей ^6,7 . Наблюдения за редкими образцами у детей также предполагают рост тканей после панкреатэктомии ¹¹ . Однако способность к этому типу регенерации резко снижается у взрослых животных и отсутствует у взрослых людей ^8,10,12 .

Вторая модель повреждения, используемая для изучения регенерации поджелудочной железы, – это перевязка протока, имитирующая обструктивный панкреатит. Физическая перевязка протоков поджелудочной железы вызывает широко распространенную гибель ацинарных клеток, но эндокринные островки сохраняются, и существенной эндокринной регенерации не наблюдается ^13,14 .В третьей модели повреждения β-клетки поджелудочной железы могут быть специфически удалены с использованием стрептозотоцина (STZ) или аллоксана, химических токсинов, которые структурно имитируют глюкозу и выборочно импортируются в β-клетки. В зависимости от дозировки лекарства вся масса β-клеток может быть частично или почти полностью удалена за несколько дней. Обширные исследования не обнаружили убедительных доказательств регенерации β-клеток у взрослых животных после химической абляции ^12,15 .

Несмотря на отсутствие существенной регенерации островков в моделях повреждений, гиперплазия островков наблюдается во время беременности, при ожирении или в условиях инсулинорезистентности в моделях на животных ^16–19 .Напр., Масса β-клеток поджелудочной железы мышей увеличивается в 3–5 раз во время беременности, стимулируемая, по крайней мере, частично, гормонами беременности, плацентарным лактогеном и пролактином, и вовлекает передачу сигналов через серотонин, Menin и FoxM1 ^20–23 . Ожирение, вызванное диетой с высоким содержанием жиров, у мышей также сопровождается впечатляющим увеличением массы островковых клеток ²⁴ Экспериментально индуцированная резистентность к инсулину, такая как специфический для печени нокаут рецепторов инсулина, вызывает десятикратное увеличение массы β-клеток ²⁵ .Молекулярные пути, которые приводят к увеличению массы β-клеток при ожирении и инсулинорезистентности, еще предстоит полностью выяснить.

Самовоспроизведение поддерживает массу β-клеток

Скорость пролиферации β-клеток довольно высока у молодых грызунов, но быстро снижается с возрастом ^26,27 . Например, одно исследование оценило скорость распространения примерно 4% в день у одномесячных крыс и 0,5% в день у семимесячных крыс ²⁸ . Кроме того, выраженная гиперплазия островков у взрослых животных может быть вызвана беременностью или ожирением.Каков источник этих дополнительных островковых клеток? В важном исследовании, отслеживание генетических клонов у мышей с использованием специфичных для β-клеток драйверов, показало, что основным механизмом пополнения β-клеток в гомеостазе или после повреждения является репликация ранее существовавших β-клеток ²⁹ (). Роль репликации у людей гораздо менее ясна, так как очень мало реплицирующихся человеческих β-клеток (оцениваемых гистологическим окрашиванием пролиферативных антигенов, таких как Ki-67 и PCNA) можно найти в образцах поджелудочной железы, взятых во время вскрытия здоровых, травмированных, беременных. , или взрослые люди с ожирением ^3,10,30,31 .

Естественные регенеративные реакции эндокринной поджелудочной железы

Взрослая эндокринная поджелудочная железа (островки Лангерганса) состоит из четырех основных типов эндокринных клеток, каждый из которых секретирует главный гормон: инсулин (β-клетки), глюкагон (α-клетки), соматостатин (δ-клетки) и полипептид поджелудочной железы (клетки PP). Исследования на животных показали, что репликация β-клеток является основным способом регенерации и восстановления при гомеостазе, травмах, беременности, ожирении и инсулинорезистентности. Сообщалось о превращении островковых δ- и α-клеток в β-клетки после экстремальной потери β-клеток с использованием специфических методов абляции на животных моделях.Значительная регенерация эндокринной поджелудочной железы в основном ограничивается маленькими детьми и молодыми животными. Взрослые животные и взрослые люди практически не обладают способностью к регенерации эндокринной поджелудочной железы.

α-клетки и δ-клетки могут превращаться в β-клетки

Пять основных типов клеток островков, а именно β-, α-, δ-, PP и ε-клетки, по-видимому, очень стабильны в нормальном состоянии. гомеостаз или в различных моделях травм. Например, селективное удаление β-клеток с помощью STZ или аллоксана не оказывает значительного влияния на количество или фенотипы других островковых клеток.Было неожиданно, что, когда метод удаления β-клеток на основе дифтерийного токсина был использован для удаления более 99% β-клеток у мышей, было сообщено о медленном, но значительном восстановлении массы β-клеток в течение нескольких месяцев ³² . Исследования по отслеживанию клонов показали, что новые продуцирующие инсулин клетки возникли в результате преобразования α- или δ-клеток поджелудочной железы, в зависимости от возраста мышей ^32,33 . Молекулярный механизм этого преобразования между типами островковых клеток неизвестен, как и то, происходят ли такие преобразования и у людей.Нет четких доказательств этого типа конверсии у пациентов с СД1, но это может быть либо потому, что оно не происходит, либо потому, что преобразованные клетки удаляются в результате продолжающегося аутоиммунного процесса. Тем не менее, эти исследования предполагают другой механизм, который потенциально может регенерировать часть эндокринного компартмента ().

Поиск взрослых стволовых клеток поджелудочной железы

Существует давняя гипотеза, что стволовые клетки поджелудочной железы или клетки-предшественники могут существовать в поджелудочной железе взрослого животного или даже человека ³⁴ .Эта гипотеза первоначально была основана на гистологических наблюдениях одиночных островковых клеток и небольших островков, встроенных в протоки поджелудочной железы взрослых грызунов и человека или тесно связанных с ними, что предполагает появление новых островковых клеток из протоков (так называемое неогенез) ³⁴ . Однако исследования по отслеживанию генетических клонов с использованием экзокринных драйверов ( Muc1, -CreER), ацинар-специфических драйверов ( Cela -CreER, Ptf1a -CreER) и специфичных для протоков драйверов ( Sox9 -CreER, Hnf1b -CreER) ^35–39 последовательно указывает на редкий или нулевой вклад экзокринной системы в эндокринный компартмент во время нормального гомеостаза или в различных моделях повреждений.Гипотеза новообразования была подтверждена отчетом о том, что после перевязки протока поджелудочной железы у мышей в протоковых структурах ⁴⁰ появилась редкая популяция эндокринных клеток-предшественников NGN3 ⁺ , а также наблюдениями за клетками NGN3 ⁺ вокруг островков и протоков в экспериментальных условиях. модели трансдифференцировки α-клеток в β-клетки ^41,42 . Таким образом, остается неясным, существуют ли взрослые стволовые клетки поджелудочной железы.

Регенерация экзокринной поджелудочной железы

Внешнесекреторная поджелудочная железа состоит из ацинарных клеток и протоковых клеток.Наиболее частым повреждением экзокринной части поджелудочной железы является панкреатит, болезненное воспаление, вызванное различными факторами окружающей среды (травма, алкоголь, диета с высоким содержанием жиров и т. Д.) Или генетическими (например, муковисцидоз) ⁴³ . Понимание экзокринного повреждения и регенерации в значительной степени основано на исследованиях экспериментального панкреатита на грызунах, наиболее распространенным из которых является супрафизиологическая стимуляция ацинарной секреции церулеином, мышиным аналогом гормона холецистокинина ^44,45 .Обработка церулеином приводит к быстрому апоптозу или некрозу ацинарных клеток и, кроме того, некоторые ацинарные клетки теряют свои многочисленные гранулы зимогена и значительно сокращаются, чтобы напоминать протоковые клетки в процессе, называемом ацинарно-протоковой метаплазией ⁴⁶ . Животные быстро выздоравливают от острого панкреатита. В течение нескольких недель экзокринная поджелудочная железа полностью восстанавливает свою нормальную клеточную архитектуру и функцию. Исследование экзокринных тканей человека пациентов с панкреатитом также показывает протоковую метаплазию и пролиферацию клеток ^47,48 .Хотя пациенты с острым панкреатитом могут полностью выздороветь, неясно, подвергается ли их внешнесекреторная поджелудочная железа спонтанному восстановлению и регенерации, аналогичным тем, которые наблюдаются в моделях на животных.

Были предложены два различных режима регенерации в моделях панкреатита ⁴⁹ (). В классическом режиме регенерации новые ацинарные клетки производятся в результате пролиферации уже существующих ацинарных клеток ^35,50,51 . Считается, что во втором режиме регенерации дегранулированные и протоковидные ацинарные клетки «повторно дифференцируются» и возвращаются в нормальное и функциональное ацинарное состояние.Дедифференцированные ацинарные клетки не отслеживались с помощью маркера линии, и их повторная дифференцировка была сделана косвенным путем. Механистические исследования на животных моделях идентифицировали несколько генов и путей, необходимых для экзокринной регенеративной реакции при панкреатите. Делеция ключевых компонентов путей Hedgehog, Notch и Wnt из ацинарных клеток серьезно нарушает экзокринную регенерацию ^52-54 , как и делеция ограниченных ацинаром факторов транскрипции NR5A2 и PTF1A ^55,56 .Дедифференцированное состояние ацинарных клеток, по-видимому, представляет собой уязвимость, при которой экологические и генетические факторы могут сговориться, чтобы вызвать неопластическую трансформацию в сторону смертельного рака поджелудочной железы ^57,58 . Механизмы, которые контролируют регенерацию по сравнению с неопластической трансформацией, еще не изучены.

Регенерация экзокринной поджелудочной железы

Экзокринная поджелудочная железа состоит из ацинарных клеток, которые синтезируют и секретируют пищеварительные ферменты, протоковых клеток, которые направляют ферменты в тонкий кишечник, и центральных ацинарных клеток.Внешнесекреторная поджелудочная железа может спонтанно и активно регенерироваться как у животных, так и у людей. Воспалительные поражения экзокринной части поджелудочной железы, такие как острый панкреатит, приводят к гибели ацинарных клеток и дедифференцировке ацинаров, которая характеризуется дегрануляцией и морфологической трансформацией в протоковые клетки в процессе, называемом метаплазией ацинар-протоков. Как только воспаление спадает, ацинарные клетки могут быстро регенерировать за счет саморепликации и возможной повторной дифференцировки метапластических протоковых клеток обратно в нормальное и функциональное ацинарное состояние.

Стратегии производства новых эндокринных островковых клеток

В то время как островки поджелудочной железы взрослых мышей демонстрируют устойчивую регенерацию при физиологических проблемах, таких как ожирение, инсулинорезистентность или беременность, неясно, сможет ли поджелудочная железа взрослого человека развернуть адаптивную регенеративную реакцию и, даже если если это так, то очевидно, что эти реакции не могут оказать значительного физиологического воздействия. В то же время клиническая потребность в терапии регенерации β-клеток огромна. Примерно 2.5 миллионов человек в США (и более 20 миллионов во всем мире) страдают от СД1, и еще многие миллионы пациентов с СД2 имеют недостаточность β-клеток поджелудочной железы. Обе группы пациентов могут получить пользу от терапии, которая восстанавливает функциональную массу β-клеток, освобождая их от ежедневных инъекций инсулина и избегая серьезных осложнений, которые развиваются из-за неточного дозирования. Потребность в регенерации β-клеток у пациентов с T1D особенно актуальна, поскольку это заболевание преимущественно поражает детей, а серьезная нехватка β-клеток при T1D может вызывать опасные для жизни колебания уровня глюкозы в крови ^59,60 .

Десятилетия клинических исследований показали, что трансплантация трупных островков может быть полезной у пациентов с СД1, при этом некоторые пациенты не принимают инсулин в течение многих лет ^61,62 . Тем не менее, клиническая трансплантация трупных островков используется только в небольших масштабах из-за отсутствия подходящих трупных островков и необходимости длительного подавления иммунитета для борьбы с ауто- и аллоиммунитетом. Для лечения больших групп пациентов было бы полезно иметь надежный и стандартизированный источник островков человека для трансплантации, в идеале без необходимости иммуносупрессии.В качестве альтернативы можно использовать терапевтические вмешательства, стимулирующие регенерацию эндогенных островков. В ответ на огромную неудовлетворенную потребность в медицине в настоящее время проводится несколько исследований по оценке стратегий создания новых островков in vitro или стимулирования регенерации островков in vivo ().

Терапевтические стратегии регенерации и восстановления эндокринной поджелудочной железы.

В настоящее время самой передовой технологией создания функциональных клеток, секретирующих человеческий инсулин, и единственной, которая проходит клинические испытания, является получение из плюрипотентных стволовых клеток человека.Другие стратегии включают стимулирование пролиферации остаточных β-клеток in vivo, перепрограммирование не-β-клеток в β-подобные клетки in vivo или in vitro, сбор островков у генно-инженерных свиней и, возможно, выращивание всей поджелудочной железы человека у животных с последующим удалением островки человека для трансплантации.

Дифференциация плюрипотентных стволовых клеток

Десятилетия исследований развития лягушек, рыб и мышей наметили ключевые этапы и важные сигнальные события, которые ведут от оплодотворенной яйцеклетки к образованию зрелых островков в раннем детстве ^63–65 .Это глубокое понимание развития поджелудочной железы было поставлено на службу регенеративной медицине в 1998 году, когда эмбриональные стволовые клетки человека (hES-клетки) были успешно культивированы и открыли двери для разработки методов получения островков поджелудочной железы из hES-клеток ⁶⁶ . За этим достижением в 2006 году последовало новаторское открытие, согласно которому индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки) могут быть получены из соматических клеток, таких как фибробласты кожи, обеспечивая путь для генерации специфичных для пациента клеточных продуктов ⁶⁷ .

В первых крупных исследованиях получения эндокринных клеток поджелудочной железы из клеток hES был разработан пошаговый протокол с использованием комбинаций сигнальных молекул для проведения дифференцировки клеток hES через четыре последовательных стадии (дефинитивная энтодерма, панкреатический эпителий, эндокринные предшественники и β- как клетки) ^68,69 . Первые дифференцировки человеческих стволовых клеток в островковые клетки дали популяцию клеток со смешанной экспрессией гормонов, но не зрелые или настоящие человеческие β-клетки ⁶⁸ .Эти исследования, вместе с десятилетиями клеточных и генетических исследований развития поджелудочной железы на животных моделях, создали схему протоколов дифференцировки in vitro, которые были применены к плюрипотентным стволовым клеткам.

В последнее время усилия были направлены на производство эндокринных островков, которые могут реагировать на глюкозу. Были разработаны более сложные протоколы дифференцировки с дополнительными шагами, оптимизированными смесями индуцирующих факторов и химикатов, а также с использованием методов трехмерного культивирования, которые дают клеточные кластеры с замечательным морфологическим и функциональным сходством с островками поджелудочной железы ^70,71 .Трансплантация этих полученных in vitro кластеров клеток привела к дальнейшему функциональному созреванию in vivo и надежному спасению экспериментального диабета на моделях мышей ^70,71 .

В дополнение к эндокринным островкам, клетки-предшественники поджелудочной железы, некоторые из которых обладают способностью продуцировать зрелые клетки, продуцирующие гормоны, появились в качестве продукта-кандидата для клеточной терапии ⁶⁹ . Доклинические исследования показали, что когда предшественники PDX1 ⁺ , полученные из hES-клеток, трансплантируются мышам, некоторые из этих клеток претерпевают рост и дифференцировку in vivo в функциональные β-клетки, которые могут обратить вспять диабет ^69,72 .Эти достижения привели к фазам I и II клинических испытаний предшественников поджелудочной железы. Более полно дифференцированные функциональные кластеры островков человека должны пройти испытания через несколько лет. Для обоих подходов полученные in vitro островковые кластеры содержат как β-клетки, так и другие типы островковых клеток (α-клетки и δ-клетки), которые, как известно, точно настраивают функцию β-клеток. В нативных островках присутствуют дополнительные типы клеток, включая сосудистые клетки и фибробластоподобные клетки, и включение этих дополнительных клеток в кластеры для трансплантации может дать некоторую пользу.

Несмотря на заметные успехи в производстве эндокринных клеток поджелудочной железы из клеток hES, остаются важные проблемы. К ним относятся усовершенствование протоколов дифференциации для крупномасштабного производства, устранение нежелательных клеток из конечного продукта и, конечно же, обеспечение защиты от иммунного отторжения. Как алло-, так и аутоиммунного отторжения в принципе можно избежать с помощью физической защиты в небольшом устройстве: например, инкапсуляции в альгинат или более прочный биоматериал.В качестве альтернативы можно уменьшить иммунную атаку путем генетической модификации трансплантированных клеток и / или манипулирования иммунной системой реципиента.

Специфические для пациента клеточные продукты могут быть получены из iPS-клеток, которые должны избегать иммунного отторжения и быть иммунологически совместимыми с пациентом, от которого была получена iPS-клетка. Это, конечно, в первую очередь актуально для замещения β-клеток у пациентов с СД2, поскольку пациенты с СД1 страдают аутоиммунитетом. Однако производство продуктов для конкретных пациентов сопряжено с определенными проблемами, поскольку потребует оптимизации условий дифференциации для каждой партии iPS-клеток, что существенно повысит затраты и операционную нагрузку на процесс.

Репликация β-клеток

Стимулирование пролиферации β-клеток – это простое и интуитивно понятное решение для пополнения массы β-клеток. Действительно, было показано, что большое количество факторов роста и митогенных агентов способствует пролиферации β-клеток на животных моделях. К ним относятся белок, связанный с паратироидным гормоном, фактор роста гепатоцитов, глюкагоноподобный пептид, инсулиноподобные факторы роста, гастрин, эпидермальные факторы роста, фактор роста тромбоцитов, ингибиторы аденозинкиназы и другие ^{16–18,73–75} .Однако эти агенты, как правило, не способствовали значительной пролиферации β-клеток человека. Существенная пролиферация человеческих β-клеток, по-видимому, происходит естественным образом только в раннем детстве (в основном в первый год жизни) ^76–79 . В целом, масса доказательств указывает на то, что человеческие β-клетки устойчивы к пролиферативным стимулам.

Есть структурные и молекулярные различия между островками мыши и человека. Например, β-клетки сконцентрированы в ядре островков мыши, но более равномерно распределены в островках человека.Человеческие β-клетки также экспрессируют несколько факторов, таких как MAFB, которые отсутствуют в β-клетках мыши ⁸⁰ , и используют GLUT1, а не GLUT2 в качестве основного переносчика глюкозы ^81,82 . Кроме того, хотя β-клетки грызунов способны к значительной пролиферации и росту во время беременности, ожирения и инсулинорезистентных состояний, такая пролиферация в лучшем случае ограничена у взрослых людей. Неспособность β-клеток взрослого человека пролиферировать вызывает недоумение, поскольку они обладают необходимыми молекулярными элементами, которые контролируют повторный вход в клеточный цикл (включая циклины, циклин-зависимые киназы (CDK), факторы E2F и другие).Прямое манипулирование этим молекулярным механизмом может заставить человеческие β-клетки размножаться; генетические мутации в генах клеточного цикла также могут вызывать редкие эндокринные гиперплазии поджелудочной железы, такие как инсулинома у людей ^83–85 . Тем не менее, многие факторы клеточного цикла, по-видимому, изолированы в цитоплазме зрелых β-клеток ^86,87 . Неясно, почему это так или при каких обстоятельствах факторы клеточного цикла могут быть индуцированы для движения в ядро. По мере созревания и старения β-клеток происходят широкие молекулярные и эпигенетические изменения с хорошо документированной потерей EZh3 и BMI1, увеличением ингибиторов клеточного цикла, таких как P16 ^INK4a и p18 ^INK4c , и эпигенетическими изменениями ^{15,88 , 89} .Некоторые из этих изменений, по-видимому, улучшают функцию β-клеток ⁹⁰ , но они могут в целом подавлять способность β-клеток реагировать на пролиферативные стимулы. Имеются давние доказательства того, что инсулин и глюкоза, повышенные при ожирении или инсулинорезистентности, могут напрямую стимулировать пролиферацию β-клеток ^91–93 . Но остается неясным, являются ли это ключевыми сигналами, вызывающими гиперплазию островков.

Потенциально важным достижением стал высокопроизводительный скрининг соединений, в ходе которого были идентифицированы ингибиторы киназы 1A, регулируемой фосфорилированием тирозина с двойной специфичностью (DYRK1A), в качестве реагентов, которые могут эффективно стимулировать пролиферацию культивируемых человеческих β-клеток in vitro и трансплантированных человеческих β-клеток. клетки in vivo.Это обеспечивает первую конкретную молекулярную мишень для управления пролиферацией человеческих β-клеток ^94–96 . Кроме того, идентифицированы другие пути, участвующие в пролиферации человеческих β-клеток, такие как кальциневрин и SerpinB1 ^97,98 . Для продвижения этих реагентов в клиники потребуется контролировать специфичность типа клеток, нацеливать вмешательство на островки и гарантировать, что реагенты, которые воздействуют на механизмы консервативного клеточного цикла, не вызывают проблемы образования опухолей.

Перепрограммирование не-β-клеток в β-подобные клетки

Наблюдения за редкими событиями в изменениях судьбы онтогенетических клеток происходят много десятилетий назад ⁹⁹ . В хорошо задокументированном примере регенерации хрусталика тритона удаление хрусталика приводит к пролиферации пигментированных эпителиальных клеток, окружающих хрусталик, и регенерации нового хрусталика ¹⁰⁰ . Молекулярные исследования главных регуляторов клеточных клонов, таких как MYOD, дополнительно укрепили представление о том, что мощные генетические факторы могут диктовать выбор клеточной судьбы ¹⁰¹ .А перенос ядра соматической клетки продемонстрировал возможность перепрограммирования почти каждого ядра в другое состояние клетки ¹⁰² . Соответственно, существует большой интерес к использованию главных регуляторов развития β-клеток для преобразования не-β-клеток в клетки, продуцирующие инсулин. Ранним примером является индукция экспрессии инсулина в культивируемых клетках печени мыши ¹⁰³ . Другие исследования подтвердили, что экспрессия инсулина может быть индуцирована в не-β-клетках, но эти клетки не принимают морфологические, молекулярные и функциональные свойства β-клеток поджелудочной железы и не перепрограммируются до β-подобного состояния клеток ^{104– 108} .

Комбинаторная стратегия скрининга показала, что комбинация трех регуляторов развития β-клеток, NGN3, PDX1 и MAFA (называемых факторами NPM), может эффективно преобразовывать ацинарные клетки поджелудочной железы в β-подобные клетки после доставки взрослой мыши. поджелудочная железа с использованием аденовирусных векторов ¹⁰⁹ . Индуцированные β-подобные клетки достигли долгосрочной стабильности и приобрели способность обращать вспять диабет ¹¹⁰ . Дальнейший скрининг выявил эпителиальные клетки желудочно-кишечного тракта как другой тип клеток, которые могут быть преобразованы в β-подобные клетки ¹¹¹ .Клетки антрального отдела желудка, по-видимому, особенно подвержены такому преобразованию ¹¹² . В отдельном исследовании условная делеция FOXO1 из предшественников эндокринной системы кишечника NGN3 ⁺ также привела к образованию продуцирующих инсулин клеток в кишечнике ¹¹³ . Эти исследования вместе предполагают, что эпителиальные клетки желудочно-кишечного тракта являются потенциальным источником функциональных клеток, экспрессирующих инсулин, путем перепрограммирования. Другие примеры перепрограммирования мышиных клеток включают цитокин-опосредованное преобразование ацинарных клеток в клетки, экспрессирующие инсулин, преобразование протоковых клеток в клетки, экспрессирующие инсулин, путем делеции FBW7 и превращение гепатоцитов в продуцирующие инсулин клетки с помощью TGIF2 ^114–116 .

Экстремальная потеря β-клеток может вызвать спонтанное преобразование δ- и α-клеток поджелудочной железы в β-клетки ^32,33 . Хотя молекулярные механизмы этих преобразований остаются неизвестными, генетическая делеция ARX, регулятора развития α-клеток, или принудительная экспрессия PAX4, регулятора развития β-клеток, может превращать α-клетки в β-клетки на моделях мышей. ^117,118 . Уникальная популяция инсулин-продуцирующих клеток на периферии островков недавно была предложена в качестве промежуточного звена при переходе от α-клеток к β-клеткам ¹¹⁹ .Дальнейшие исследования идентифицировали передачу сигналов γ-аминомасляной кислоты (ГАМК) как потенциального посредника в событии репрограммирования. Длительное лечение ГАМК у мышей привело к впечатляющему увеличению массы β-клеток ⁴² .

Несмотря на доказательную демонстрацию репрограммирования β-клеток на животных моделях, попытки репрограммировать человеческие клетки были менее успешными. Несколько исследований показали, что человеческие α-клетки в островках могут быть перепрограммированы, чтобы стать β-клетками ^42,120 . Изменения в соотношении α-клеток к β-клеткам и появление клеток, положительных как по глюкагону, так и по инсулину, предоставили некоторые доказательства таких превращений; тем не менее, в отсутствие отслеживания происхождения прямых доказательств по-прежнему не хватает.Другие типы клеток, такие как ацинарные клетки поджелудочной железы, протоковые клетки, клетки желчного пузыря и клетки кишечника, также использовались для создания клеток, экспрессирующих инсулин, но эти клетки не образовывали долгосрочных стабильных трансплантатов после трансплантации, что свидетельствует о неполном преобразовании судьбы клеток или нестабильное эпигенетическое состояние ^121–124 . На данный момент основной проблемой при внедрении подхода в клинику является определение надежных методов эффективного производства человеческих β-подобных клеток, из которых можно вырабатывать стабильные и функциональные трансплантаты.Помимо подхода перепрограммирования in vitro, перепрограммирование in vivo у пациентов-людей, нацеленных на α-клетки поджелудочной железы, ацинарные клетки или эпителиальные клетки желудочно-кишечного тракта, также может быть осуществимо. Однако будет сложно оптимизировать протоколы перепрограммирования in vivo для терапевтического использования у людей.

Островки от генно-инженерных животных

Интерес к ксенотрансплантации островков проявляется уже давно, и несколько исследовательских клинических исследований по ксенотрансплантации островков свиней были проведены несколько десятилетий назад ^125–127 .Однако серьезное иммунное отторжение материалов ксенотрансплантатов иммунной системой человека и присутствие большого количества ретровирусов свиней, которые могут переходить от одного вида к другому, представляют собой серьезные препятствия. Последние достижения в области генной инженерии привели к пересмотру возможности использования органов, выращенных у свиней. Используя технологию CRISPR-Cas9, пул из 62 известных ретровирусов свиней был удален из клеток кожи свиней ^128,129 , которые в принципе могут быть использованы для создания iPS-клеток свиней, а впоследствии и генетически «чистых» свиней в качестве доноров островков.Будущее клиническое использование островков свиней будет зависеть от достижений в технологии инкапсуляции для защиты клеток от иммунных реакций человека, обеспечивая при этом долгосрочное выживание и функциональность.

Выращивание ткани поджелудочной железы человека у животных

Идея выращивания человеческих органов у животных для терапевтических целей может показаться футуристической. Однако достижения в технологии стволовых клеток и идентификация главных регуляторов формирования органов стимулировали попытки исследовать эту идею с использованием моделей животных ^130–132 .Например, генетическая делеция PDX1 у крыс приводит к специфической потере всей поджелудочной железы из-за неспособности создать эмбриональную поджелудочную железу. Инъекция эмбриональных стволовых клеток мыши в Pdx1 ^{– / –} крысиных бластоцист привело к созданию химерных животных, у которых все органы состояли из смеси клеток мыши и крысы, за исключением поджелудочной железы, которая была получена из клеток мыши. Таким образом, в теле крысы была выращена поджелудочная железа мыши. Островки мышей от этих крыс можно собирать и трансплантировать обратно диабетическим мышам, чтобы вылечить их диабет ¹³² .Этот эксперимент, подтверждающий концепцию, между двумя разными видами грызунов дал представление о том, что может быть в будущем для выращивания человеческих органов у видов животных. Тем не менее, эта идея все еще находится в зачаточном состоянии. Предварительные исследования показали, что стандартные hES-клетки не могут вносить значительный вклад в химеры животных ¹³³ . Дальнейшее понимание механизмов может привести к развитию новых методов уменьшения несовместимости видов и подходов, которые минимизируют или устраняют неизбирательный вклад человеческих клеток в химерных животных.Помимо этих технологических проблем, для продвижения этой технологии к клиническому применению, вероятно, потребуется согласие общества.

Повторно дифференцирующиеся β-клетки

β-клетки поджелудочной железы становятся дисфункциональными при различных стрессовых состояниях, таких как длительная гипергликемия и гиперлипидемия (T2D), воспаление поджелудочной железы из-за хронического панкреатита или рака поджелудочной железы (диабет 3c типа) или аутоиммунного индуцированного воспаление (СД1). Тяжелый стресс может привести к дегрануляции β-клеток и подавлению генов β-клеток.Недавние исследования подтвердили, что потеря свойств β-клеток может представлять дедифференцировку, характеризующуюся активацией генов, которые обычно экспрессируются в предшественниках эмбриональных островков (таких как Neurog3 ) ¹³⁴ . Неясно, является ли дедифференцировка общей характеристикой дисфункциональных β-клеток и можно ли обратить процесс дедифференцировки, если он существует у людей. Мы действительно знаем, что дисфункциональные β-клетки могут восстанавливаться у пациентов с СД2 при правильном лечении, таком как диета, упражнения или интенсивная инсулиновая терапия.Если удастся найти фармакологические средства для «повторной дифференциации» дедифференцированных β-клеток, это может составить новый терапевтический подход к лечению диабета и может рассматриваться как отдельная форма регенеративной терапии, которая сама по себе не включает создание новых клеток ¹³⁵ . Эта терапия была бы наиболее актуальной для СД2, но, вероятно, могла бы быть полезной и для СД1 на ранней стадии.

Проблемы разработки клеточной терапии T1D

Разработка клеточных продуктов для лечения T1D сталкивается с уникальной проблемой аутоиммунитета ^59,136 .Чтобы защитить новые β-клетки, можно использовать иммунодепрессанты – стандартное лечение пациентов с СД1, которым проводят трансплантацию трупных островков. Однако известно, что многие из этих лекарств токсичны для β-клеток, не говоря уже о снижении иммунной способности пациента. Альтернативный способ защиты трансплантированных β-клеток – инкапсуляция специально разработанными материалами. Инкапсуляция физически отделяет β-клетки от иммунных клеток, но также отделяет β-клетки от кровеносных сосудов, тем самым изменяя кинетику восприятия глюкозы и доставки кислорода и питательных веществ, и потенциально ставя под угрозу выживание и функцию инкапсулированных клеток.Для решения этих проблем разрабатываются инновационные герметизирующие материалы ^137–140 . Альтернативный способ защиты β-клеток у пациентов с T1D – это модуляция иммунной системы. Было показано, что различные схемы иммунотерапии ослабляют или даже полностью останавливают аутоиммунные атаки у мышей с диабетом без ожирения (NOD) модели ^141–143 . К сожалению, в клинических испытаниях эти агенты не продемонстрировали значительной пользы для пациентов.

Современные методы клеточной терапии T1D требуют использования инкапсулирующих устройств или иммунодепрессантов, что имеет недостатки и риски.Заглядывая вперед, было бы идеально найти способы производить островки, которые естественным образом сопротивляются аутоиммунитету. Как это можно сделать? Один важный ключ к разгадке получен из исследований пациентов с давним СД1 (таких как исследование Joslin Medalist), в ходе которых был сделан удивительный вывод о том, что у значительного числа этих пациентов наблюдается детектируемая выработка инсулина с сохранением чувствительности к глюкозе, что позволяет предположить, что некоторые β-клетки могут ускользать. аутоиммунитет и продолжают функционировать ¹⁴⁴¹⁴⁵ . Другая возможность состоит в том, что у некоторых пациентов могут непрерывно продуцироваться новые β-клетки.Аутоиммунная атака внутри самой поджелудочной железы также неоднородна. Скорее, некоторые островки или даже целые доли поджелудочной железы избегают иммунного разрушения, будучи окруженными долями, лишенными β-клеток ⁶⁰ . Эти данные предполагают, что человеческие β-клетки могут быть гетерогенными и что субпопуляция β-клеток может противостоять аутоиммунной атаке. Эти клинические наблюдения согласуются с накоплением доказательств того, что мышиные и человеческие β-клетки в нормальных островках гетерогенны по своим молекулярным сигнатурам или пролиферативному потенциалу ^146–148 .Подмножество β-клеток также было предложено в качестве «концентраторов» для инициирования пульсирующего высвобождения инсулина ¹⁴⁹ . В настоящее время неясно, являются ли β-клетки, обнаруженные у пациентов с T1D, вновь созданными в ответ на аутоиммунитет или по какой-то причине они устойчивы к иммунной элиминации. Целенаправленные исследования этих β-клеток в образцах человека и более глубокое понимание гетерогенности β-клеток человека могут в конечном итоге дать молекулярные мишени, которые позволяют продуцировать функциональные инсулин-секретирующие клетки, которые сопротивляются аутоиммунитету.β-Клетки, полученные в результате перепрограммирования α-клеток, показали устойчивость к аутоиммунитету в исследованиях на мышах, что обеспечивает еще один потенциальный путь для изучения и, возможно, продуцирования аутоиммунно-устойчивых β-клеток ¹²⁰ . Наконец, можно генетически модифицировать β-клетки, чтобы они могли избежать обнаружения или устранения аутоиммунными клетками.

Перспективы на будущее

Мы многое узнали о том, как поджелудочная железа развивается во время эмбриогенеза, и о различных регенеративных реакциях поджелудочной железы на физиологические проблемы и травмы.Эти идеи в настоящее время используются для разработки стратегий регенерации путем дифференциации стволовых клеток, перепрограммирования не-β-клеток и других подходов. Фундаментальные исследования развития и гомеостаза поджелудочной железы будут и дальше давать новые идеи, которые вдохновляют на альтернативные терапевтические подходы. Например, исследования образования островков во время эмбриогенеза могут помочь в уточнении протоколов дифференциации клеток hES в трехмерные кластеры островков; более глубокое понимание того, как островки переходят из незрелого состояния в зрелое в постнатальном развитии, должно способствовать усилиям по производству функционально зрелых β-клеток in vitro; и исследование сигналов, которые опосредуют физиологическое увеличение массы β-клеток при ожирении и инсулинорезистентности, может привести к новым реагентам для пролиферации β-клеток без значительных онкогенных рисков.

Несмотря на значительные успехи в нашем понимании регенерации поджелудочной железы, ключевые вопросы остаются. Назовем лишь некоторые из них: есть ли убедительные доказательства наличия стволовых клеток в поджелудочной железе взрослого? Насколько гетерогенны β-клетки поджелудочной железы с точки зрения функции и иммунологических свойств? Какие механизмы используются поджелудочной железой человека для естественной регенерации и восстановления? Чтобы ответить на эти вопросы, вероятно, будет информативным множество разнообразных модельных систем, включая грызунов, рыбок данио, крупных животных, приматов и других.Новые технологии будут играть важную роль в продвижении этих исследований. Одноклеточный анализ предоставит беспрецедентное представление о гетерогенности нормальных и больных островковых клеток, захватит редкие клетки, имеющие отношение к эндокринной регенерации или иммунной устойчивости, и определит переходные состояния от hES-клеток к зрелым β-клеткам или от не-β-клеток к β-подобные клетки; визуализация живых клеток на уровне отдельных клеток позволит напрямую визуализировать кальциевые волны, высвобождение инсулина и иммунные взаимодействия в интактных островках in vivo; гуманизированные мышиные модели и человеческие органоиды могут служить суррогатами для изучения биологии поджелудочной железы человека; генетические исследования человека и технология CRISPR – Cas могут привести к открытию новых факторов заболевания и регенерации поджелудочной железы.

Начались клинические испытания продуктов островковых клеток, полученных из клеток hES. Другие подходы, включая пролиферацию и перепрограммирование β-клеток, также могут достичь точки терапевтического развития. Каждый подход имеет определенные преимущества (). Помимо безопасности и эффективности этих клеточных продуктов, то, как они будут жить в аутоиммунной среде T1D, может быть решающим фактором их успеха. Нам снова напоминают, что конечной целью терапии СД1 является клеточный продукт, который естественным образом сопротивляется аутоиммунитету или избегает его и не требует инкапсуляции или иммуносупрессии.Тесное сотрудничество между иммунологами и биологами по β-клеткам будет необходимо для своевременного прогресса в достижении этой цели, и, если мы добьемся успеха, это не только принесет пользу пациентам с СД1, но и предложит важные уроки в поиске лекарств от многих других аутоиммунных заболеваний.

Таблица 1 |

Сравнение современных подходов к получению новых β-клеток

Панкографты человека Стадия разработки 9 0341

	Дифференцировка стволовых клеток	Репликация	In vivo перепрограммирование	Ex vivo репрограммирование		6	Xen326	Фаза I / II клиническая	Доказательство концепции с островками человека	Доказательство концепции на моделях животных	Доказательство концепции С клетками человека	Доказательство концепции со свиными клетками	Разработка концепции на моделях животных
Преимущества	Неограниченное количество, Стандартизированный продукт в	Трансплантация не требуется	Трансплантация не требуется требуется	Относительно низкая простота Производственный процесс	Неограниченная поставка
Опухолевый риск	Умеренный (тератома)	Высокий	Неизвестно, потенциально высокий	Умеренный	Низкий	Низкий
Специфичность для пациента	Да 9034 9034 906			906 906 Возможно с клетками пациента	Нет	Возможно с iPScells
Проблемы	Сложное производство процесс	Целевая доставка требуется	Целевая доставка требуется	Целевая доставка 5 продукт 9034	Выполнимость неизвестна, этические проблемы

Регенеративная медицина и клеточные подходы для восстановления функции поджелудочной железы

1

Taylor, K.W. Патогенез сахарного диабета. J. Clin. Патол. Дополнение (Assoc. Clin. Pathol.) 2 , 76–81 (1969).

Артикул Google Scholar

2

Фикер, А., Филпотт, Дж. И Арман, М. Заместительная ферментная терапия при недостаточности поджелудочной железы: настоящее и будущее. Clin. Exp. Гастроэнтерол. 4 , 55–73 (2011).

PubMed PubMed Central Google Scholar

3

Пичукки, М. и др. . Внешнесекреторная недостаточность поджелудочной железы у больных сахарным диабетом: распространенность, механизмы и лечение. Внутр. J. Endocrinol. 2015 , 595649 (2015).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

4

Халбан, П. А., Кан, С. Э., Лернмарк, А. и Роудс, К. Дж. Генная и клеточно-заместительная терапия в лечении диабета 1 типа: насколько высоки должны быть установлены стандарты? Диабет 50 , 2181–2191 (2001).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

5

Киффер Т. Дж. Завершение массового производства зрелых бета-клеток человека. Стволовые клетки клеток 18 , 699–702 (2016).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

6

Джонсон, Дж. Д. Поиски создания полнофункциональных бета-клеток поджелудочной железы человека из эмбриональных стволовых клеток: восхождение на гору в облаках. Диабетология 59 , 2047–2057 (2016).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

7

Zulewski, H. et al. . Мультипотенциальные нестин-положительные стволовые клетки, выделенные из островков поджелудочной железы взрослых, дифференцируют ex vivo на панкреатический эндокринный, экзокринный и печеночный фенотипы. Диабет 50 , 521–533 (2001).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

8

Delaspre, F. и др. . Направленная панкреатическая ацинарная дифференцировка эмбриональных стволовых клеток мыши посредством эмбриональных сигнальных молекул и экзокринных факторов транскрипции. PLoS ONE 8 , e54243 (2013).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

9

Стерн, Р. К., Мэйс, Дж. Т., Вебер, Ф. Л., Блейдс, Э. В. и Шулак, Дж. А. Восстановление экзокринной функции поджелудочной железы после трансплантации поджелудочной железы – печени – почки у пациента с муковисцидозом. Clin. Пересадка. 8 , 1–4 (1994).

CAS PubMed Google Scholar

10

Грюсснер, Р. В. Г., Манивел, К., Данн, Д. Л. и Сазерленд, Д. Е. Р. Панкреатодуоденальная трансплантация с кишечным дренажом после местной тотальной панкреатэктомии по поводу хронического панкреатита: клинический случай. Поджелудочная железа 6 , 479–488 (1991).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

11

Усатин, Д.Дж., Перито, Э. Р., Посселт, А. М. и Розенталь, П. При использовании трансплантатов поджелудочной железы у реципиентов муковисцидоза в данных United Network Organ Sharing (UNOS) за 1987–2014 гг. Am. J. Transplant. 16 , 1620–1625 (2016).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

12

Чен, З., Лу, Ф., Фанг, Х. и Хуанг, Х. Влияние мезенхимальных стволовых клеток на повреждение почек у крыс с тяжелым острым панкреатитом. Exp. Биол. Med. (Maywood) 238 , 687–695 (2013).

Артикул CAS Google Scholar

13

Tu, X.H. и др. . Роль мезенхимальных стволовых клеток костного мозга в модели тяжелого острого панкреатита на крысах. World J. Gastroenterol. 18 , 2270–2279 (2012).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

14

Cui, H.Ф. и Бай, З. Л. Защитные эффекты трансплантированных и мобилизованных стволовых клеток костного мозга на мышей с тяжелым острым панкреатитом. World J. Gastroenterol. 9 , 2274–2277 (2003).

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

15

Юнг, К. Х. и др. . Клональные мезенхимальные стволовые клетки, полученные из костного мозга человека, подавляют воспаление и уменьшают острый панкреатит у крыс. Гастроэнтерология 140 , 998–1008 (2011).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

16

Янг Б. и др. . Влияние мезенхимальных стволовых клеток пуповины на лечение тяжелого острого панкреатита у крыс. Цитотерапия 15 , 154–162 (2013).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

17

Инь, Г. и др. . Роль мезенхимальных стволовых клеток костного мозга в L-arg-индуцированном остром панкреатите: эффекты и возможные механизмы. Внутр. J. Clin. Exp. Патол. 8 , 4457–4468 (2015).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

18

Мерто, Л. К. и Киф, М. Регенерация и восстановление экзокринной поджелудочной железы. Annu. Rev. Physiol. 77 , 229–249 (2015).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

19

Максмен, А.Секвенирование экзома позволяет расшифровать редкие заболевания. Cell 144 , 635–637 (2011).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

20

Тульпул, А. и др. . Модели синдрома Швахмана-Даймонда с использованием плюрипотентных стволовых клеток выявляют общий механизм дисфункции поджелудочной железы и кроветворения. Стволовые клетки клетки 12 , 727–736 (2013).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

21

Ховилер, М. и др. . Ацинарные / протоковые органоиды, происходящие из плюрипотентных стволовых клеток, образуют поджелудочную железу человека при ортотопической трансплантации и позволяют моделировать заболевание. Кишечник 66 , 473–486 (2017).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

22

Далла Поцца, Э. и др. . Клеточные линии протоковой аденокарциномы поджелудочной железы обладают пластической способностью к двунаправленному преобразованию в раковые стволовые клетки. Внутр. J. Oncol. 46 , 1099–1108 (2015).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

23

Михалопулос, Г. К. Регенерация печени. J. Cell. Physiol. 213 , 286–300 (2007).]

Статья CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

24

Бир, Р. Л., Парсонс, М. Дж. И Ровира, М. Центроацинарные клетки: в центре регенерации поджелудочной железы. Dev. Биол. 413 , 8–15 (2016).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

25

Копп, Дж. Л., Громпе, М. и Сандер, М. Стволовые клетки против пластичности в регенерации печени и поджелудочной железы. Нац. Cell Biol. 18 , 238–245 (2016).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

26

Менге, Б.А. и др. . Частичная резекция поджелудочной железы у взрослых людей не вызывает регенерации β-клеток. Диабет 57 , 142–149 (2008).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

27

Циотос, Г. Г., Барри, М. К., Джонсон, К. Д. и Сарр, М. Г. Регенерация поджелудочной железы после резекции: происходит ли это у людей? Поджелудочная железа 19 , 310–313 (1999).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

28

Беррокаль Т., Luque, A. A., Pinilla, I. & Lassaletta, L. Регенерация поджелудочной железы после почти тотальной панкреатэктомии у детей с несидиобластозом. Pediatr. Радиол. 35 , 1066–1070 (2005).

Артикул PubMed Google Scholar

29

Рисбуд М. В. и Бонд Р. Р. Модели регенерации поджелудочной железы при диабете. Diabetes Res. Clin. Практик. 58 , 155–165 (2002).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

30

Копп, Дж.Л. и др. . Идентификация Sox9-зависимого репрограммирования ацинар-протоков в качестве основного механизма инициации протоковой аденокарциномы поджелудочной железы. Cancer Cell 22 , 737–750 (2012). Это исследование дает представление о прогрессировании протоковой аденокарциномы поджелудочной железы и может стать целью для будущего лечения.

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

31

Парсонс, М.J. и др. . Notch-чувствительные клетки инициируют вторичный переход в поджелудочной железе личинок данио. мех. Dev. 126 , 898–912 (2009).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

32

Delaspre, F. и др. . Центроацинарные клетки являются предшественниками, которые способствуют регенерации эндокринной поджелудочной железы. Диабет 64 , 3499–3509 (2015).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

33

Ровира, М. и др. . Выделение и характеристика клеток-предшественников центроацинарных / терминальных протоков в поджелудочной железе взрослых мышей. Proc. Natl Acad. Sci. США 107 , 75–80 (2010).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

34

Копинке, Д. и др. . Отслеживание клонов показывает динамический вклад клеток Hes1 + в развивающуюся и взрослую поджелудочную железу. Разработка 138 , 431–441 (2011).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

35

Стангер Б.З. и др. . Птен сдерживает рост центроацинарных клеток и злокачественную трансформацию поджелудочной железы. Cancer Cell 8 , 185–195 (2005).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

36

Wang, R. N., Kloppel, G. & Bouwens, L. Дифференцировка протоков в островковые клетки и рост островков в поджелудочной железе взрослых крыс с лигированием протоков. Diabetologia 38 , 1405–1411 (1995).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

37

Ван де Кастил, М. и др. .Частичная перевязка протока: пролиферация бета-клеток и не только. Диабет 63 , 2567–2577 (2014).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

38

Ван де Кастил, М. и др. . Клетки нейрогенина 3+ участвуют в регенерации и пролиферации бета-клеток в поврежденной поджелудочной железе взрослых мышей. Cell Death Dis. 4 , e523 (2013).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

39

Маэда, Х., Danel, C. & Crystal, R.G. Опосредованный аденовирусом перенос комплементарной ДНК липазы человека в желчный пузырь. Гастроэнтерология 106 , 1638–1644 (1994).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

40

Кухель, Д. Г., Чжэн, С., Цо, П. и Хуэй, Д. Ю. Аденовирус-опосредованный перенос гена панкреатической липазы человека в желчь крысы: генная терапия мальабсорбции жира. Am. J. Physiol. Гастроинтест.Liver Physiol. 279 , G1031 – G1036 (2000).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

41

Houbracken, I., Baeyens, L., Ravassard, P., Heimberg, H. & Bouwens, L. Доставка генов в экзокринные клетки поджелудочной железы in vivo и in vitro . BMC Biotechnol. 12 , 74 (2012).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

42

Шапиро, А.M. J., Pokrywczynska, M. & Ricordi, C. Клиническая трансплантация островков поджелудочной железы. Нац. Rev. Endocrinol. 13 , 268–277 (2016).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

43

Бруни, А., Гала-Лопес, Б., Пеппер, А. Р., Абуалхассан, Н. С. и Шапиро, А. М. Дж. Трансплантация островковых клеток для лечения диабета 1 типа: последние достижения и проблемы будущего. Diabetes Metab. Syndr.Ожирение. 7 , 211–223 (2014).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

44

Ricordi, C. и др. . Испытание фазы 3 Консорциума по трансплантации клинических островков, спонсируемого Национальными институтами здравоохранения: производство сложного клеточного продукта на восьми перерабатывающих предприятиях. Диабет 65 , 3418–3428 (2016).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

45

Геринг, Б.J. и др. . Испытание фазы 3 трансплантации островков человека при диабете 1 типа, осложненном тяжелой гипогликемией. Уход за диабетом 39 , 1230–1240 (2016).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

46

Хатхут, Э., Лейки, Дж. И Шапиро, Дж. Трансплантация островка: вариант для лечения детского диабета? Arch. Дис. Ребенок. 88 , 591–594 (2003).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

47

Беннет, В., Грот, К.Г., Ларссон, Р., Нильссон, Б. и Корсгрен, О. Изолированные островки человека вызывают мгновенную воспалительную реакцию, опосредованную кровью: последствия для интрапортальной трансплантации островков как лечения пациентов с сахарный диабет 1 типа. ИБП. J. Med. Sci. 105 , 125–133 (2000).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

48

Моберг, Л. и др. . Производство тканевого фактора клетками островков поджелудочной железы как триггер пагубных тромботических реакций при клинической трансплантации островков. Ланцет 360 , 2039–2045 (2002).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

49

Драхенберг, К. Б. и др. . Повреждение островковых клеток, связанное с такролимусом и циклоспорином: морфологические особенности при биопсии аллотрансплантата поджелудочной железы и клиническая корреляция. Трансплантация 68 , 396–402 (1999).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

50

Эллис, К. Э. и Корбутт, Г. С. Обоснование клинических испытаний ксенотрансплантации островков свиньи. Ксенотрансплантация 22 , 336–344 (2015).

Артикул PubMed Google Scholar

51

Кардона, К. и др. .Долгосрочное выживание неонатальных островков свиней у нечеловеческих приматов за счет воздействия на пути костимуляции. Нац. Med. 12 , 304–306 (2006). Эта доклиническая работа предоставляет доказательства того, что неонатальные островки свиней являются потенциальным источником островков для лечения пациентов с диабетом.

Артикул CAS PubMed Google Scholar

52

Геринг, Б. Дж. и др. . Длительное обращение диабета после интрапортальной ксенотрансплантации островков свиней дикого типа у нечеловеческих приматов с ослабленным иммунитетом. Нац. Med. 12 , 301–303 (2006).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

53

ван дер Виндт, Д. Дж. и др. . Клиническая ксенотрансплантация островков. Насколько мы близки? Диабет 61 , 3046–3055 (2012).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

54

Сами, К.П., Мартин, Б. М., Турген, Н. А. и Кирк, А. Д. Ксенотрансплантация островковых клеток: серьезный взгляд на клинику. Ксенотрансплантация 21 , 221–229 (2014).

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

55

ван дер Лаан, Л. Дж. и др. . Заражение эндогенным ретровирусом свиньи после ксенотрансплантации островков у мышей SCID. Nature 407 , 90–94 (2000).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

56

Рирдон, С. Новая жизнь для трансплантации от свиньи человеку. Nature 527 , 152–154 (2015).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

57

Ян Л. и др. . Полногеномная инактивация эндогенных ретровирусов свиней (PERV). Наука 350 , 1101–1104 (2015).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

58

Рейес, Л. М. и др. . Создание MHC-нулевых свиней класса I с использованием направляющей РНК и эндонуклеазы Cas9. J. Immunol. 193 , 5751–5757 (2014).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

59

Дай, Ю. и др. . Направленное нарушение гена α1,3-галактозилтрансферазы у клонированных свиней. Нац. Biotechnol. 20 , 251–255 (2002).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

60

Лай, Л. и др. . Получение свиней с нокаутом альфа-1,3-галактозилтрансферазы путем клонирования с переносом ядра. Наука 295 , 1089–1092 (2002).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

61

Ямада, К. и др. . Заметное продление выживаемости ксенотрансплантата почек свиньи у павианов за счет использования доноров с нокаутом гена α1,3-галактозилтрансферазы и котрансплантации васкуляризированной ткани тимуса. Нац. Med. 11 , 32–34 (2005).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

62

Нагашима Х. и Мацунари Х. Выращивание человеческих органов у свиней – мечта или реальность? Териогенология 86 , 422–426 (2016).

Артикул PubMed Google Scholar

63

Кобаяши Т. и др. . Создание поджелудочной железы крысы у мышей путем межвидовой инъекции плюрипотентных стволовых клеток в бластоцисты. Cell 142 , 787–799 (2010).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

64

Ямагути Т. и др. . Межвидовой органогенез генерирует аутологичные функциональные островки. Природа 542 , 191–196 (2017). Это исследование обеспечивает доказательство концепции, что островки, происходящие из плюрипотентных стволовых клеток, могут образовываться в ксеногенном хозяине.

Артикул CAS PubMed Google Scholar

65

Мацунари, Х. и др. . Комплементация бластоцисты создает экзогенную поджелудочную железу in vivo у апанкреатических клонированных свиней. Proc. Natl Acad. Sci. США 110 , 4557–4562 (2013).

Артикул PubMed Google Scholar

66

Фараджи Р. Н. и др. . Глюкозо-индуцированная токсичность для инсулин-продуцирующих клеток гипофиза, коэкспрессирующих GLUT2 и глюкокиназу. Значение для метаболической инженерии. J. Biol. Chem. 276 , 36695–36702 (2001).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

67

Се, М. и др. . Дизайнерские клетки-миметики бета-клеток обеспечивают гликемический контроль с обратной связью. Наука 354 , 1296–1301 (2016).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

68

Хомайер, Х. Э. и др. . Выделение производных INS-1 клеточных линий с устойчивой АТФ-чувствительной зависимой от K + -каналов и -независимой секрецией инсулина, стимулированной глюкозой. Диабет 49 , 424–430 (2000).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

69

Кларк, С. А. и др. . Новые клеточные линии инсулиномы, полученные с помощью итеративной инженерии экспрессии GLUT2, глюкокиназы и человеческого инсулина. Диабет 46 , 958–967 (1997).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

70

Ravassard, P. et al. .Генно-инженерная линия бета-клеток поджелудочной железы человека, демонстрирующая индуцируемую глюкозой секрецию инсулина. J. Clin. Вкладывать деньги. 121 , 3589–3597 (2011).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

71

Шарфманн, Р. и др. . Разработка условно иммортализованной линии бета-клеток поджелудочной железы человека. J. Clin. Вкладывать деньги. 124 , 2087–2098 (2014).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

72

Мерри, К. Э. и Келлер, Г. Дифференциация эмбриональных стволовых клеток в клинически значимые популяции: уроки эмбрионального развития. Cell 132 , 661–680 (2008).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

73

Макдональд, П. Э., Джозеф, Дж.W. & Rorsman, P. Механизмы определения глюкозы в β-клетках поджелудочной железы. Фил. Пер. R. Soc. Лондон. B Biol. Sci. 360 , 2211–2225 (2005).

Артикул CAS Google Scholar

74

Castaing, M. et al. . Нормализация уровня глюкозы в крови при трансплантации эмбриональной поджелудочной железы человека мышам SCID с дефицитом бета-клеток. Диабетология 44 , 2066–2076 (2001).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

75

Туч, Б.Э., Шейл, А. Г., Нг, А. Б., Трент, Р. Дж. И Тертл, Дж. Р. Восстановление поджелудочной железы плода человека после одного года имплантации пациенту с диабетом. Трансплантация 46 , 865–870 (1988).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

76

Лафферти, К. Дж. И Хао, Л. Трансплантация поджелудочной железы плода для лечения пациентов с ИЗСД. Уход за диабетом 16 , 383–386 (1993).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

77

Фаркас, Г.И Карачони, С. Клиническая трансплантация фетальных островков поджелудочной железы человека. Biomed. Биохим. Acta 44 , 155–159 (1985).

CAS PubMed Google Scholar

78

Д’Амур, К. А. и др. . Производство эндокринных клеток, экспрессирующих гормон поджелудочной железы, из эмбриональных стволовых клеток человека. Нац. Biotechnol. 24 , 1392–1401 (2006). Эта работа была одной из первых, продемонстрировавших, что продуцирующие инсулин клетки могут быть получены из плюрипотентных стволовых клеток человека.

Артикул CAS PubMed Google Scholar

79

Kroon, E. et al. . Энтодерма поджелудочной железы, полученная из эмбриональных стволовых клеток человека, генерирует глюкозо-чувствительные инсулин-секретирующие клетки in vivo . Нац. Biotechnol. 26 , 443–452 (2008). Эта работа убедительно продемонстрировала, что имплантация клеток-предшественников поджелудочной железы, полученных из стволовых клеток, может обратить вспять диабет у грызунов, что послужило стимулом для ViaCyte к началу клинических испытаний.

Артикул CAS PubMed Google Scholar

80

Rezania, A. et al. . Созревание предшественников поджелудочной железы, полученных из человеческих эмбриональных стволовых клеток, в функциональные островки, способные лечить ранее существовавший диабет у мышей. Диабет 61 , 2016–2029 (2012).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

81

Резания, А. и др. . Обогащение полученных из человеческих эмбриональных стволовых клеток экспрессирующих NKX6.1 клеток-предшественников поджелудочной железы ускоряет созревание инсулин-секретирующих клеток in vivo . Стволовые клетки 31 , 2432–2442 (2013).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

82

Брюин, Дж. Э. и др. . Созревание и функция предшественников поджелудочной железы, полученных из человеческих эмбриональных стволовых клеток, в устройствах для макроинкапсулирования после трансплантации мышам. Диабетология 56 , 1987–1998 (2013).

Артикул PubMed Google Scholar

83

Национальная медицинская библиотека США. ClinicalTrials.gov https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02239354 (2017).

84

Quiskamp, ​​N., Bruin, J. E. & Kieffer, T. J. Дифференциация плюрипотентных стволовых клеток человека в β-клетки: потенциал и проблемы. Передовая практика. Res. Clin.Эндокринол. Метаб. 29 , 833–847 (2015).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

85

Rezania, A. et al. . Обращение диабета с помощью инсулинпродуцирующих клеток, полученных in vitro из плюрипотентных стволовых клеток человека. Нац. Biotechnol. 32 , 1121–1133 (2014). В этой рукописи описан протокол для эффективной дифференциации эмбриональных стволовых клеток человека и индуцирования плюрипотентных стволовых клеток в глюкозорезистивные инсулин-продуцирующие клетки, похожие на незрелые β-клетки, которые вылечили диабет у мышей быстрее, чем клетки-предшественники поджелудочной железы.

Артикул CAS PubMed Google Scholar

86

Паглюка, Ф. В. и др. . Создание функциональных бета-клеток поджелудочной железы человека in vitro . Cell 159 , 428–439 (2014). В этой статье авторы описывают дифференцировку плюрипотентных стволовых клеток человека в клетки с ключевыми характеристиками β-клеток, которые способны предотвращать начало диабета на модели мышей.

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

87

Русс, Х.А. и др. . Контролируемая индукция предшественников поджелудочной железы человека продуцирует функциональные бета-подобные клетки in vitro . EMBO J. 34 , 1759–1772 (2015).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

88

Такахаши, К.& Яманака, С. Индукция плюрипотентных стволовых клеток из эмбриональных и взрослых культур фибробластов мыши с помощью определенных факторов. Cell 126 , 663–676 (2006). Это была первая рукопись, описывающая методы создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, работа, которая в конечном итоге принесла Яманаке долю Нобелевской премии по физиологии и медицине 2012 года.

Артикул CAS PubMed Google Scholar

89

Чжу, С. и др. . Бета-подобные клетки поджелудочной железы человека превращаются из фибробластов. Нац. Commun. 7 , 10080 (2016).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

90

Сираноски, Д. Японец первым получил «перепрограммированные» стволовые клетки от другого человека. Природа http://dx.doi.org/10.1038/nature.2017.21730 (2017).

91

Medawar, P. Иммунитет к гомологичной коже с трансплантатом.III. Судьба гомотрансплантатов кожи, пересаженных в мозг, в подкожную клетчатку и в переднюю камеру глаза. Br. J. Exp. Патол. 29 , 58–69 (1948).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

92

ван дер Торрен, К. Р. и др. . Иммуногенность бета-клеток, полученных из эмбриональных стволовых клеток человека. Диабетология 60 , 126–133 (2017).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

93

Риолобос, Л. и др. . HLA-инженерия плюрипотентных стволовых клеток человека. Мол. Ther. 21 , 1232–1241 (2013).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

94

Фигейредо, С. и Бласкзик, Р. Будущее с меньшим количеством HLA: потенциальные клинические применения универсальных HLA-клеток. Тканевые антигены 85 , 443–449 (2015).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

95

Кент, С.С. и др. . Расширенные Т-клетки из лимфатических узлов поджелудочной железы субъектов с диабетом 1 типа распознают эпитоп инсулина. Nature 435 , 224–228 (2005).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

96

Пеппер А. Р., Гала-Лопес Б., Зифф О. и Шапиро А. М. Реваскуляризация трансплантированных островков поджелудочной железы и роль места трансплантации. Clin. Dev. Иммунол. 2013 , 352315 (2013).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

97

Нанджи, С. А. и Шапиро, А. М. Дж. Достижения в трансплантации островков поджелудочной железы у людей. Диабет, ожирение. Метаб. 8 , 15–25 (2006).

Артикул PubMed Google Scholar

98

Виллигер, П. и др. . Профилактика кровотечений после трансплантации островков: уроки, извлеченные из многофакторного анализа 132 случаев в одном учреждении. Am. J. Transplant. 5 , 2992–2998 (2005).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

99

Баршес, Н. Р. и др. . Трансаминит после трансплантации островков поджелудочной железы. J. Am. Coll. Surg. 200 , 353–361 (2005).

Артикул PubMed Google Scholar

100

Маркманн, Дж. Ф. и др. .Перипортальный стеатоз, определяемый магнитным резонансом, после трансплантации внутрипортального островка – функциональный след выживаемости островкового трансплантата? Диабет 52 , 1591–1594 (2003).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

908

Bhargava, R. и др. . Распространенность стеатоза печени после трансплантации островков и его связь с функцией трансплантата. Диабет 53 , 1311–1317 (2004).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

102

Веритер, С., Джанелло, П. и Дюфран, Д. Биоинженерные сайты для трансплантации островковых клеток. Curr. Диаб. Отчет 13 , 745–755 (2013).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

103

Фергюсон, Дж., Скоторн, Р. Дж. И Джонстон, И. Д. Труды: выживаемость трансплантированных изолированных островков поджелудочной железы в сальнике и семенниках. Br. J. Surg. 60 , 907 (1973).

CAS PubMed Google Scholar

908

Криз, Дж. и др. . Новый метод трансплантации островков поджелудочной железы внутри васкуляризированного устройства в большой сальник для достижения независимости от инсулина. Am. J. Surg. 203 , 793–797 (2012).

Артикул PubMed Google Scholar

908

Кин, Т., Korbutt, G. S. & Rajotte, R. V. Выживание и метаболическая функция сингенных трансплантатов островков крысы, трансплантированных в сальниковый мешок. Am. J. Transplant. 3 , 281–285 (2003).

Артикул PubMed Google Scholar

908

Берман, Д. М. и др. . Биоинженерия эндокринной поджелудочной железы: интраументальная трансплантация островков в пределах биологического резорбируемого каркаса. Диабет 65 , 1350–1361 (2016).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

107

Национальная медицинская библиотека США. ClinicalTrials.gov https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02213003 (2017).

108

Schmidt, S. Островки поджелудочной железы находят новое место для трансплантации в сальнике. Нац. Biotechnol. 35 , 8 (2017).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

908

Каяццо, Р. и др. . Оценка альтернативных участков для трансплантации островков у мини-свиней: интерес и пределы подслизистой оболочки желудка. Пересадка. Proc. 39 , 2620–2623 (2007).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

908

Эчеверри, Дж. Дж. и др. . Эндоскопическая трансплантация островков подслизистой оболочки желудка (ENDO-STI): методика и первые результаты у свиней с диабетом. Am.J. Transplant. 9 , 2485–2496 (2009).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

111

Национальная медицинская библиотека США. ClinicalTrials.gov https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01571817 (2013).

112

Национальная медицинская библиотека США. ClinicalTrials.gov https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02402439 (2017).

908

Цучия, Х. и др. . Внеклеточный матрикс и факторы роста повышают эффективность внутримышечной трансплантации островков. PLoS ONE 10 , e0140910 (2015).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

908

Кристофферссон, Г. и др. . Клиническая и экспериментальная трансплантация островков поджелудочной железы в поперечно-полосатую мышцу: создание сосудистой системы, аналогичной системе естественных островков. Диабет 59 , 2569–2578 (2010).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

115

Christoffersson, G., Carlsson, P.-O. & Phillipson, M. Внутримышечная трансплантация островков способствует восстановлению сосудистой системы островков. Островки 3 , 69–71 (2011).

Артикул PubMed Google Scholar

908

Стеркерс, А. и др. . Выживаемость и функция островков после внутримышечной аутотрансплантации мини-свинью. Am. J. Transplant. 13 , 891–898 (2013).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

117

Garcea, G. и др. . Тотальная панкреатэктомия с трансплантацией островковых клеток и без нее при хроническом панкреатите: серия из 85 последовательных пациентов. Поджелудочная железа 38 , 1–7 (2009).

Артикул PubMed Google Scholar

908

Уэбб, М.А. и др. . Самостоятельная трансплантация островков после тотальной панкреатэктомии: долгосрочная оценка функции трансплантата. Поджелудочная железа 37 , 282–287 (2008).

Артикул PubMed Google Scholar

908

Рафаэль, Э. и др. . Внутримышечная аутотрансплантация островков поджелудочной железы ребенку 7 лет: наблюдение через 2 года. Am. J. Transplant. 8 , 458–462 (2008).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

120

Cantarelli, E. и др. . Костный мозг как альтернативное место для трансплантации островков. Кровь 114 , 4566–4574 (2009).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

908

Маффи, П. и др. .Аутологичная трансплантация островков поджелудочной железы в костный мозг человека. Диабет 62 , 3523–3531 (2013).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

122

Стендаль, Дж. К., Кауфман, Д. Б. и Ступп, С. I. Внеклеточный матрикс в островках поджелудочной железы: актуальность для создания каркасов и трансплантации. Пересадка клеток. 18 , 1–12 (2009).

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

908

Юань, Ю. и др. . Самособирающиеся пептидные нановолокна как потенциальные субстраты при трансплантации островков. Пересадка. Proc. 40 , 2571–2574 (2008).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

124

Cheng, J. Y. C., Raghunath, M., Whitelock, J. & Poole-Warren, L. Компоненты матрицы и каркасы для устойчивой функции островков. Tissue Eng. Часть B Ред. 17 , 235–247 (2011).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

125

Голоцейкин А. и др. . Совместная передача сигналов для ангиогенеза и неоваскуляризации с помощью VEGF и HGF после трансплантации островков. Трансплантация 90 , 725–731 (2010).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

126

Дживон С. и Джеффри Р.M. Экономичный подход к 3D-печати для трансплантации β-подобных клеток, полученных из стволовых клеток человека. Биотехнология 9 , 015002 (2017).

Google Scholar

127

Сминк, А. М. и др. . Эффективность преваскуляризованного извлекаемого подкожного каркаса поли (D, L, -лактид-со-ε-капролактон) в качестве места трансплантации островков поджелудочной железы. Трансплантация 101 , e112 – e119 (2017).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

128

Пеппер, А. Р. и др. . Место без подкожных устройств с преваскуляризацией для островковой и клеточной трансплантации. Нац. Biotechnol. 33 , 518–523 (2015). Эта новая работа показала, что островки могут выжить после подкожной трансплантации у грызунов с использованием преваскуляризованного участка без поддержки трансплантата.

Артикул CAS PubMed Google Scholar

129

Гала-Лопес, Б. и др. . Новый подкожный участок с преваскуляризацией позволяет безопасно применять методы лечения диабета на основе стволовых клеток. J. Stem Trans. Bio. 2 , 107 (2016).

Google Scholar

130

Гала-Лопес, Б. Л. и др. . Клиническая подкожная трансплантация островков в подкожный мешок с преваскуляризацией – предварительный опыт. Ячейка R4 4 , e2132 (2016).

Google Scholar

131

О’Салливан, Э. С., Вегас, А., Андерсон, Д. Г. и Вейр, Г. С. Островки, трансплантированные в иммуноизолирующие устройства: обзор прогресса и остающихся проблем. Endocr. Ред. 32 , 827–844 (2011).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

908

Агульник, А. Д. и др. .Инсулинпродуцирующие эндокринные клетки, дифференцированные in vitro из эмбриональных стволовых клеток человека, функционируют в устройствах для макроинкапсулирования in vivo . Stem Cells Transl Med. 4 , 1214–1222 (2015).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

908

Мотте, Э. и др. . Состав и функция макроинкапсулированных имплантатов, полученных из эмбриональных стволовых клеток человека: сравнение с клиническими трансплантатами островковых клеток человека. Am. J. Physiol. Эндокринол. Метаб. 307 , E838 – E846 (2014).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

134

Долофф, Дж. К. и др. . Рецептор колониестимулирующего фактора-1 является центральным компонентом реакции инородного тела на имплантаты из биоматериала у грызунов и нечеловеческих приматов. Нац. Матер. 16 , 671–680 (2017).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

135

Смит, К.Е. и др. . Острая ишемия, вызванная культивированием высокой плотности, увеличивает экспрессию цитокинов и снижает функцию и жизнеспособность высокоочищенных островков Лангерганса человека. Трансплантация http://dx.doi.org/10.1097/TP.0000000000001714 (2017).

136

Улудаг, Х., Де Вос, П. и Треско, П. А. Технология инкапсуляции клеток млекопитающих. Adv. Доставка лекарств Rev. 42 , 29–64 (2000).

Артикул CAS Google Scholar

137

Кришнан, Р. и др. . Неинвазивная оценка сосудистой реакции на трансплантацию инкапсулированных альгинатом островков с использованием модели спинной кожной складки. Биоматериалы 35 , 891–898 (2014).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

138

Чен Т. и др. . Альгинатный инкапсулянт, включающий CXCL12, поддерживает долгосрочную трансплантацию алло- и ксеноислетов без системного подавления иммунитета. Am. J. Transplant. 15 , 618–627 (2015).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

139

Jacobs-Tulleneers-Thevissen, D. et al. . Устойчивое функционирование инкапсулированных альгинатом имплантатов островковых клеток человека в брюшной полости мышей, что привело к пилотному исследованию у пациента с диабетом 1 типа. Диабетология 56 , 1605–1614 (2013).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

908

Дюфран, Д., Геббельс, Р. М., Сальез, А., Гио, Ю. и Джанелло, П. Шестимесячная выживаемость микрокапсулированных островков свиней и альгинатная биосовместимость у приматов: подтверждение концепции. Трансплантация 81 , 1345–1353 (2006).

Артикул PubMed Google Scholar

141

Гаркавенко О., Дурбин К., Тан П. и Эллиотт Р. Трансплантация островков: опыт Новой Зеландии. Ксенотрансплантация 18 , 60 (2011).

Артикул Google Scholar

142

Баста, Г. и др. . Долгосрочное метаболическое и иммунологическое наблюдение за пациентами с сахарным диабетом 1 типа без иммунодефицита, получавших микрокапсулированные островковые аллотрансплантаты. Уход за диабетом 34 , 2406–2409 (2011).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

143

Туч, Б.Е. и др. . Безопасность и жизнеспособность микрокапсулированных островков человека, трансплантированных людям с диабетом. Уход за диабетом 32 , 1887–1889 (2009).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

144

Вегас, А. Дж. и др. . Долгосрочный гликемический контроль с использованием инкапсулированных в полимер бета-клеток стволовых клеток человека у иммунокомпетентных мышей. Нац. Med. 22 , 306–311 (2016).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

145

Мас, А. и др. . Обращение вспять диабета 1 типа путем создания сенсора глюкозы в скелетных мышцах. Диабет 55 , 1546–1553 (2006).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

146

Липес, М. А. и др. . Не островковые клетки, секретирующие инсулин, устойчивы к аутоиммунному разрушению. Proc. Natl Acad. Sci. США 93 , 8595–8600 (1996).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

147

Инада, А. и др. . Карбоангидраза II-положительные клетки поджелудочной железы являются предшественниками как эндокринной, так и экзокринной поджелудочной железы после рождения. Proc. Natl Acad. Sci. США 105 , 19915–19919 (2008).

Артикул PubMed Google Scholar

148

Сюй, Х. и др. . Бета-клетки могут быть получены из эндогенных предшественников в поврежденной поджелудочной железе взрослой мыши. Cell 132 , 197–207 (2008). В этой работе использовалась модель перевязки протока поджелудочной железы, чтобы подчеркнуть пластичность поджелудочной железы мыши, включая способность NGN3 индуцировать регенерацию инсулин-продуцирующих клеток.

Артикул CAS PubMed Google Scholar

149

Swales, N. и др. . Пластичность клеток протока поджелудочной железы взрослого человека посредством нейрогенин-3-опосредованного перепрограммирования. PLoS ONE 7 , e37055 (2012).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

908

Solar, M. и др. . Клетки экзокринных протоков поджелудочной железы дают начало продуцирующим инсулин бета-клеткам во время эмбриогенеза, но не после рождения. Dev. Ячейка 17 , 849–860 (2009).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

151

Копп, Дж. Л. и др. . Sox9 + протоковые клетки являются мультипотентными предшественниками на протяжении всего развития, но не продуцируют новые эндокринные клетки в нормальной или поврежденной поджелудочной железе взрослого. Разработка 138 , 653–665 (2011).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

908

Чжан, М. и др. . Факторы роста и средняя гипергликемия индуцируют дифференцировку протоковых клеток Sox9 + в бета-клетки у мышей с обращением диабета. Proc. Natl Acad. Sci. США 113 , 650–655 (2016).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

153

Вальдес, И. А. и др. . Провоспалительные цитокины вызывают эндокринную дифференцировку протоков поджелудочной железы через STAT3-зависимую активацию NGN3. Cell Rep. 15 , 460–470 (2016).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

154

Cheng, C. и др. . Диета, имитирующая голодание, способствует регенерации β-клеток под действием Ngn3, чтобы обратить вспять диабет. Ячейка 168 , 775–788 (2017).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

155

Боннер-Вейр, С. и др. . In vitro Культивирование островков человека из расширенной ткани протоков. Proc. Natl Acad. Sci. США 97 , 7999–8004 (2000).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

156

Ли, Дж. и др. . Расширение и преобразование протоков поджелудочной железы человека в секретирующие инсулин эндокринные клетки. eLife 2 , e00940 (2013).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

157

Ямада Т. и др. . Перепрограммирование мышиных клеток с фенотипом протока поджелудочной железы в инсулин-продуцирующие бета-подобные клетки. Эндокринология 156 , 2029–2038 (2015).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

158

Гмырь, В. и др. . Протоковые клетки поджелудочной железы человека: крупномасштабная изоляция и распространение. Пересадка клеток. 10 , 109–121 (2001).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

159

Коуд, Р.А., Даттон, Дж. Р., Тош, Д. и Слэк, Дж. М. Ингибирование активности Hes1 в эпителиальных клетках желчного пузыря способствует экспрессии инсулина и реакции на глюкозу. Biochem. Cell Biol. 87 , 975–987 (2009).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

908

Хики, Р. Д. и др. . Получение островковых клеток из желчного пузыря мыши путем прямого перепрограммирования ex vivo . Stem Cell Res. 11 , 503–515 (2013).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

161

Райер, Дж., Валлон, Дж. И Хенкин, Дж. С. Популяции клеток в эндокринной поджелудочной железе новорожденных и младенцев человека. Diabetologia 20 , 540–546 (1981).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

162

Rooman, I., Lardon, J., Flamez, D., Schuit, F. & Bouwens, L. Митогенный эффект гастрина и экспрессия рецепторов гастрина в протоковых клетках поджелудочной железы крысы. Гастроэнтерология 121 , 940–949 (2001).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

163

Rooman, I., Lardon, J. & Bouwens, L. Гастрин стимулирует регенерацию бета-клеток и увеличивает массу островков трансдифференцированной, но не нормальной экзокринной ткани поджелудочной железы. Диабет 51 , 686–690 (2002).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

164

Baeyens, L. et al. . In vitro создание инсулин-продуцирующих бета-клеток из экзокринных клеток поджелудочной железы взрослых. Diabetologia 48 , 49–57 (2005).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

908

Ван Т.С. и др. . Гастрин поджелудочной железы стимулирует островковую дифференцировку клеток-предшественников трансформирующего фактора роста альфа. J. Clin. Вкладывать деньги. 92 , 1349–1356 (1993).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

166

Rooman, I. & Bouwens, L. Комбинированное лечение гастрином и эпидермальным фактором роста индуцирует регенерацию островков и восстанавливает нормогликемию у мышей C57Bl6 / J, получавших аллоксан. Диабетология 47 , 259–265 (2004).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

167

Suarez-Pinzon, WL, Lakey, JR, Brand, SJ & Rabinovitch, A. Комбинированная терапия эпидермальным фактором роста и гастрином индуцирует регенерацию островковых β-клеток человека из клеток протока поджелудочной железы и повышение функциональных β- клеточная масса. J. Clin. Эндокринол. Метаб. 90 , 3401–3409 (2005).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

168

Baeyens, L. et al. . Кратковременная обработка цитокинами вызывает перепрограммирование ацинарных клеток и регенерирует функциональную массу бета-клеток у мышей с диабетом. Нац. Biotechnol. 32 , 76–83 (2014). Здесь авторы продемонстрировали, что при состояниях хронического диабета использование цитокинов достаточно для регенерации β-клеток из ацинарной ткани у мышей.

Артикул CAS PubMed Google Scholar

169

Блейн, С. А. и др. . Взрослые ацинарные клетки поджелудочной железы дают протоки, но не эндокринные клетки в ответ на передачу сигналов фактора роста. Разработка 137 , 2289–2296 (2010).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

908

Чжоу, Q., Brown, J., Kanarek, A., Rajagopal, J. & Melton, D. A. In vivo перепрограммирование экзокринных клеток поджелудочной железы взрослых в бета-клетки. Nature 455 , 627–632 (2008). В этой статье использовались схемы положительного и отрицательного отбора для идентификации трех факторов транскрипции, которые были способны индуцировать трансдифференцировку ацинарной ткани в клетки, продуцирующие инсулин.

Артикул CAS PubMed Google Scholar

171

Li, W. и др. . In vivo перепрограммирование ацинарных клеток поджелудочной железы на три островковых эндокринных подтипа. eLife 3 , e01846 (2014).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

172

Li, W. и др. . Долгосрочное сохранение и развитие индуцированных бета-клеток поджелудочной железы, полученных в результате клональной конверсии ацинарных клеток. Нац. Biotechnol. 32 , 1223–1230 (2014).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

173

Кавелти-Ведер, К. и др. . Гипергликемия ослабляет in vivo перепрограммирование экзокринных клеток поджелудочной железы в бета-клетки у мышей. Диабетология 59 , 522–532 (2016).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

174

Clayton, H. W. и др. .Воспаление поджелудочной железы перенаправляет ацинар на перепрограммирование бета-клеток. Cell Rep. 17 , 2028–2041 (2016).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

175

Лима, М. Дж. и др. . Генерация функциональных бета-подобных клеток экзокринной поджелудочной железы человека. PLoS ONE 11 , e0156204 (2016).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

176

Лима, М.J. и др. . Подавление перехода эпителия в мезенхиму усиливает ex vivo репрограммирование экзокринной ткани поджелудочной железы человека в направлении функциональных инсулин-продуцирующих бета-подобных клеток. Диабет 62 , 2821–2833 (2013).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

177

Park, J. Y. и др. . Экспрессия Pdx1 в предшественниках поражений и новообразований поджелудочной железы. Заявл. Immunohistochem. Мол. Морфол. 19 , 444–449 (2011).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

178

Мейер, Дж. Дж. и др. . Репликация бета-клеток является основным механизмом, поддерживающим постнатальное увеличение массы бета-клеток у людей. Диабет 57 , 1584–1594 (2008).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

179

Ван Аше, Ф.A., Aerts, L. и De Prins, F. Морфологическое исследование эндокринной поджелудочной железы при беременности человека. Br. J. Obstet. Gynaecol. 85 , 818–820 (1978).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

180

Сайшо Ю. и др. . Масса и оборот бета-клеток в организме человека: эффекты ожирения и старения. Уход за диабетом 36 , 111–117 (2013).

Артикул PubMed Google Scholar

181

Fiaschi-Taesch, N.М. и др. . Атлас клеточного цикла молекулы G1 / S β-клеток поджелудочной железы человека. Диабет 62 , 2450–2459 (2013).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

182

Ширикава, июн и др. . Передача сигналов инсулина регулирует путь FoxM1 / PLK1 / CENP-A, способствуя пролиферации адаптивных β-клеток поджелудочной железы. Ячейка. Метаболизм 25 , 868–882.e5 (2017).

Артикул CAS Google Scholar

183

Фолли, Ф. и др. . Измененная передача сигналов рецептора инсулина и динамика бета-клеточного цикла при сахарном диабете 2 типа. PLoS ONE 6 , e28050 (2011).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

184

Ким, Х. и др. . Серотонин регулирует массу бета-клеток поджелудочной железы во время беременности. Нац. Med. 16 , 804–808 (2010).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

185

Рик С. и Кестнер К. Х. Увеличение массы бета-клеток в ответ на беременность. Trends Endocrinol. Метаб. 21 , 151–158 (2010).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

186

Лакшмипати, Дж. и др. . PKCzeta необходим для репликации бета-клеток поджелудочной железы во время инсулинорезистентности, регулируя mTOR и Cyclin-D2. Диабет 65 , 1283–1296 (2016).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

187

Fiaschi-Taesch, N. et al . Исследование протеома G1 / S бета-клеток поджелудочной железы человека показывает потенциальную терапевтическую роль cdk-6 и циклина D1 в усилении репликации и функции бета-клеток человека in vivo . Диабет 58 , 882–893 (2009).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

188

Дирис, Э. и др. . Ингибирование DYRK1A стимулирует пролиферацию бета-клеток человека. Диабет 65 , 1660–1671 (2016).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

189

Шен В. и др. . Ингибирование DYRK1A и GSK3B индуцирует пролиферацию бета-клеток человека. Нац. Commun. 6 , 8372 (2015).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

190

Ван, П. и др. . Высокопроизводительный химический скрининг показывает, что опосредованное гармином ингибирование DYRK1A увеличивает репликацию бета-клеток поджелудочной железы человека. Нац. Med. 21 , 383–388 (2015).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

191

Эль-Уаамари, А. и др. . SerpinB1 способствует пролиферации бета-клеток поджелудочной железы. Cell Metab. 23 , 194–205 (2016).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

908

Ван, П. и др. . Сахарный диабет – достижения и проблемы пролиферации бета-клеток человека. Нац. Rev. Endocrinol. 11 , 201–212 (2015).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

193

Торел, Ф. и др. . Превращение взрослых альфа-клеток поджелудочной железы в бета-клетки после крайней потери бета-клеток. Nature 464 , 1149–1154 (2010).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

194

Chera, S. и др. . Выздоровление от диабета путем возрастного превращения дельта-клеток поджелудочной железы в продуценты инсулина. Nature 514 , 503–507 (2014). Эта рукопись продемонстрировала, что регенерация инсулин-продуцирующих клеток происходит уникальным образом в зависимости от возраста мыши: до полового созревания δ-клетки преимущественно отвечают за регенерацию β-клеток.

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

195

van der Meulen, T. и др. . Девственные бета-клетки сохраняются на протяжении всей жизни в новообразованной нише островков поджелудочной железы. Cell Metab. 25 , 911–926.e6 (2017).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

196

Бимиш, К. и др. . Инсулин-положительные клетки с низким содержанием Glut2, присутствующие в поджелудочной железе мыши, демонстрируют пластичность клонов и обогащены кластерами экстра-островковых эндокринных клеток. Островки 18 , 65–82 (2016).

Артикул CAS Google Scholar

197

Разави, Р. и др. . Диабет усиливает пролиферацию мультипотентных клеток-предшественников поджелудочной железы взрослых и смещает их дифференциацию в сторону увеличения производства β-клеток. Диабет 64 , 1311–1323 (2015).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

198

Бадер, Э. и др. .Идентификация пролиферативных и зрелых β-клеток в островках Лангерганса. Nature 535 , 430–434 (2016).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

908

Collombat, P. et al. . Эктопическая экспрессия Pax4 в поджелудочной железе мыши превращает клетки-предшественники в альфа, а затем в бета-клетки. Cell 138 , 449–462 (2009). Здесь авт. Предоставляют убедительные доказательства того, что эктопическая экспрессия Pax4 достаточна для трансдифференцировки α-клеток в β-клетки у мышей.

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

200

Аль-Хасани, К. и др. . Взрослые клетки выстилки протоков могут репрограммироваться в бета-подобные клетки, способные противостоять повторяющимся циклам индуцированного токсинами диабета. Dev. Ячейка 26 , 86–100 (2013).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

908

Колломбат, П. и др. . Противодействующие действия Arx и Pax4 в эндокринном развитии поджелудочной железы. Genes Dev. 17 , 2591–2603 (2003).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

202

Кортни, М. и др. . Инактивация Arx в альфа-клетках поджелудочной железы запускает их регенерацию и превращение в функциональные бета-подобные клетки. PLoS Genet. 9 , e1003934 (2013).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

203

Чи, Н. и Эпштейн, Дж. А. Получение правильного Pax: белки Pax в развитии и болезни. Trends Genet. 18 , 41–47 (2002).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

204

Бен-Осман, Н. и др. . Длительное введение ГАМК индуцирует опосредованный альфа-клетками бета-подобный неогенез. Ячейка 168 , 73–85.e11 (2016). Эта статья продемонстрировала, что нейромедиатор ГАМК может способствовать трансдифференцировке α-клеток в β-клетки у мышей.

Артикул CAS PubMed Google Scholar

908

Ли, Дж. и др. . Артемизинины нацелены на передачу сигналов рецептора GABAA и нарушают идентичность альфа-клеток. Ячейка 168 , 86–100.e15 (2016). В этой статье артемизинины определены как клинически значимые лекарственные средства, которые могут нацеливаться на рецепторы ГАМК на α-клетках, чтобы индуцировать их трансдифференцировку в β-клетки у мышей и изолированных островков человека.

Артикул CAS PubMed Google Scholar

206

Гонсалес, Л. А., Гатч, М. Б., Форстер, М. Дж. И Диллон, Г. Х. Потенциал злоупотребления сомой: рецептор ГАМК (А) в качестве мишени. Мол. Клетка. Pharmacol. 1 , 180–186 (2009).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

207

Лонго, Л. П. и Джонсон, Б.Зависимость: Часть I. Бензодиазепины – побочные эффекты, риск злоупотребления и альтернативы. Am. Fam. Врач 61 , 2121–2128 (2000).

CAS PubMed Google Scholar

208

Слак, Дж. М. Биология развития поджелудочной железы. Разработка 121 , 1569–1580 (1995).

CAS PubMed Google Scholar

209

Оффилд, М.F. и др. . PDX-1 необходим для разрастания поджелудочной железы и дифференцировки ростральной двенадцатиперстной кишки. Разработка 122 , 983–995 (1996).

CAS PubMed Google Scholar

908

Фербер С. и др. . Ген 1 гомеобокса поджелудочной железы и двенадцатиперстной кишки индуцирует экспрессию генов инсулина в печени и уменьшает гипергликемию, вызванную стрептозотоцином. Нац. Med. 6 , 568–572 (2000).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

211

Бер, И. и др. . Функциональная, стойкая и расширенная трансдифференцировка печени в поджелудочную железу. J. Biol. Chem. 278 , 31950–31957 (2003).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

212

Сапир Т. и др. . Клеточно-заместительная терапия диабета: создание функциональной инсулин-продуцирующей ткани из клеток печени взрослого человека. Proc. Natl Acad. Sci. США 102 , 7964–7969 (2005).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

213

Йечур, В. и др. . Нейрогенина 3 достаточно для трансдетерминации клеток-предшественников печени в новоостровки in vivo , но не для трансдифференцировки гепатоцитов. Dev. Ячейка 16 , 358–373 (2009).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

214

Донелан В. и др. . Ген 1 гомеобокса поджелудочной железы и двенадцатиперстной кишки (Pdx1) подавляет экспрессию фактора транскрипции 1 альфа (HNF1альфа) во время репрограммирования клеток печени человека в клетки, продуцирующие инсулин. Am. J. Transl Res. 7 , 995–1008 (2015).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

215

Тан, Д. К. и др. . Генетически перепрограммированные печеночные инсулин-продуцирующие клетки чувствительны к глюкозе, но подвержены аутоиммунному разрушению в условиях мышиной модели диабета 1 типа. Am. J. Transl Res. 5 , 184–199 (2013).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

216

Банга, А., Акинчи, Э., Гредер, Л. В., Даттон, Дж. Р. и Слэк, Дж. М. In vivo перепрограммирование клеток Sox9 + в печени в секретирующие инсулин протоки. Proc. Natl Acad. Sci. США 109 , 15336–15341 (2012).

Артикул PubMed Google Scholar

217

Банга, А., Greder, L. V., Dutton, J. R. & Slack, J. M. Стабильные инсулин-секретирующие протоки, образованные репрограммированием клеток в печени с использованием коктейля из трех генов и агониста PPAR. Gene Ther. 21 , 19–27 (2014).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

218

Нагасаки, Х. и др. . Получение инсулин-продуцирующих клеток из печени мыши с использованием переноса генов, связанных с бета-клетками, включая Mafa и Mafb. PLoS ONE 9 , e113022 (2014).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

219

Ham, D. S. и др. . Генерация функциональных инсулин-продуцирующих клеток из неонатальных клеток, полученных из печени свиньи, с помощью PDX1 / VP16, BETA2 / NeuroD и MafA. PLoS ONE 8 , e79076 (2013).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

220

Ли Р. и др. . Генная терапия нейрогенином3, бетацеллюлином и SOCS1 обращает вспять диабет у мышей NOD. Gene Ther. 22 , 876–882 (2015).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

221

Ди Стази, А. и др. . Индуцируемый апоптоз как переключатель безопасности для адоптивной клеточной терапии. N. Engl. J. Med. 365 , 1673–1683 (2011).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

222

Колодка, Т.М., Финеголд, М., Мосс, Л. и Ву, С. Л. Генная терапия сахарного диабета у крыс путем экспрессии инсулина в печени. Proc. Natl Acad. Sci. США 92 , 3293–3297 (1995). Эта статья продемонстрировала, что гепатоциты могут секретировать инсулин для лечения диабетических крыс.

Артикул CAS PubMed Google Scholar

223

Рен Б. и др. . Длительная коррекция диабета у крыс после генной терапии лентивирусным инсулином печени. Диабетология 50 , 1910–1920 (2007).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

224

Элснер М., Джорнс А. и Лензен С. Терапия диабета с помощью лентивирусной экспрессии гена инсулина в печени без трансформации печени. Diabetologia 51 , 694–695 (2008).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

908

Эльснер, М. и др. . Обращение вспять диабета с помощью генной терапии диабетических крыс путем экспрессии инсулина в печени с помощью лентивирусной трансдукции. Мол. Ther. 20 , 918–926 (2012).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

226

Hsu, P. Y., Kotin, R. M., Yang, Y. W. Генная терапия инсулином в печени, регулируемая глюкозой и метаболизмом, для лечения диабета. Pharm. Res. 25 , 1460–1468 (2008).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

227

Туле, П. М. и др. . Долгосрочный гликемический контроль с помощью генной терапии инсулином в печени у мышей, страдающих стрептозотоцином. J. Gene Med. 17 , 141–152 (2015).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

228

Туле, П. М. и др. . Генотерапия печеночным инсулином предотвращает ухудшение функции сосудов и улучшает профиль адипоцитокинов у крыс с СТЗ-диабетом. Am. J. Physiol. Эндокринол. Метаб. 290 , E114 – E122 (2006).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

229

Ю, С. и др. . Генотерапия печеночным инсулином предотвращает диабетическую энтеропатию у мышей CD-1, получавших STZ. Мол. Ther. Методы клин. Dev. 2 , 15028 (2015).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

908

Ю, С. и др. . Эффекты генной терапии инсулином в печени на кишечную невропатию у мышей с STZ-диабетом [китайский язык]. Чжун Нан Да Сюэ Сюэ Бао И Сюэ Бань 36 , 546–553 (2011).

CAS PubMed Google Scholar

231

Окицу Т. и др. . Трансплантация обратимо иммортализованных инсулин-секретирующих гепатоцитов человека контролирует диабет у свиней, подвергшихся резекции поджелудочной железы. Диабет 53 , 105–112 (2004).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

232

Олсон, Д. Э., Павелио, С. А., Хьюи, П. У., Портер, М. Х. и Туле, П. М. Генная терапия инсулиновым геном печени спонтанно диабетических крыс BB / Wor. Гум. Gene Ther. 14 , 1401–1413 (2003).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

233

Гроскройц, Д.J., Sliwkowski, M. X. и Gorman, C. M. Генетически сконструированный проинсулин, конститутивно процессируемый и секретируемый в виде зрелого активного инсулина. J. Biol. Chem. 269 , 6241–6245 (1994).

CAS PubMed Google Scholar

234

Туле П. М. и Лю Дж. М. Регулируемая печеночная генная терапия инсулином у крыс с СТЗ-диабетом. Gene Ther. 7 , 1744–1752 (2000).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

235

Дженсен, Дж. и др. . Контроль эндокринного развития эндокринной системы с помощью Hes-1. Нац. Genet. 24 , 36–44 (2000).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

236

Шонхофф, С. Э., Гиль-Молони, М. и Лейтер, А. Б. Мини-обзор: развитие и дифференцировка эндокринных клеток кишечника. Эндокринология 145 , 2639–2644 (2004).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

237

Fujita, Y., Cheung, A. T. & Kieffer, T. J. Использование кишечника для лечения диабета. Pediatr. Диабет 5 (Приложение 2), 57–69 (2004).

Артикул PubMed Google Scholar

238

Китамура Т. и др. . Регуляция образования юкстадуктальных эндокринных клеток поджелудочной железы с помощью FoxO1. Мол. Клетка. Биол. 29 , 4417–4430 (2009).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

239

Талчай, К., Xuan, S., Kitamura, T., DePinho, R.A. & Accili, D. Генерация функциональных инсулин-продуцирующих клеток в кишечнике путем абляции Foxo1. Нац. Genet. 44 , 406–412, S401 (2012). В этой рукописи авторы продемонстрировали, что подавление FOXO1 может индуцировать образование инсулин-продуцирующих клеток в кишечнике, которые могут обратить вспять индуцированный токсинами диабет у мышей.

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

240

Чен, Ю.J. и др. . De novo образование инсулин-продуцирующих «островков нео-бета-клеток» из кишечных крипт. Cell Rep. 6 , 1046–1058 (2014).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

241

Ariyachet, C. и др. . Перепрограммированная ткань желудка как возобновляемый источник функциональных бета-клеток для регулирования уровня глюкозы в крови. Стволовые клетки клеток 18 , 410–421 (2016).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

242

Янг, Л. С. и Маутнер, В. Перспективы и потенциальные опасности генной терапии аденовирусов. Кишечник 48 , 733–736 (2001).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

243

Kriegel, C., Attarwala, H. и Amiji, M. Многокомпонентные пероральные системы доставки для терапии нуклеиновых кислот в желудочно-кишечном тракте. Adv. Препарат Делив. Ред. 65 , 891–901 (2013).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

244

Ван, Ю. и др. . Превращение эпителиальных клеток желудка человека в мультипотентные энтодермальные предшественники с использованием определенных малых молекул. Стволовые клетки клеток 19 , 449–461 (2016).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

245

Изенман, Л., Liebow, C. & Rothman, S. Эндокринная секреция пищеварительных ферментов млекопитающих экзокринными железами. Am. J. Physiol. 276 , E223 – E232 (1999).

CAS PubMed Google Scholar

246

Самуни Ю. и Баум Б. Дж. Доставка генов в слюнные железы: от скамьи к клинике. Biochim. Биофиз. Acta 1812 , 1515–1521 (2011).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

247

Голдфайн, И.Д. и др. . Эндокринная секреция человеческого инсулина и гормона роста экзокринными железами желудочно-кишечного тракта. Нац. Biotechnol. 15 , 1378–1382 (1997).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

248

Роузи, А. М. и др. . Экспрессия и секреция человеческого проинсулина-B10 из слюнных желез мышей: значение для лечения сахарного диабета I типа. PLoS ONE 8 , e59222 (2013).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

249

Баум, Б. Дж. и др. . Ранние ответы на опосредованный аденовирусами перенос кДНК аквапорина-1 при радиационно-индуцированной гипофункции слюны. Proc. Natl Acad. Sci. США 109 , 19403–19407 (2012).

Артикул PubMed Google Scholar

250

Баум, Б.Дж., Алевизос, И., Чиорини, Дж. А., Котрим, А. П. и Чжэн, К. Достижения в генной терапии слюнных желез – оральные и системные последствия. Мнение эксперта. Биол. Ther. 15 , 1443–1454 (2015).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

251

Cheung, A. T. и др. . Глюкозозависимое высвобождение инсулина из генно-инженерных К-клеток. Наука 290 , 1959–1962 (2000). Эта рукопись продемонстрировала возможность использования генной инженерии для нацеливания на глюкозорепонирующие клетки в кишечнике для замещения инсулина для лечения диабета.

Артикул CAS PubMed Google Scholar

252

Mojibian, M. et al. . К-клетки кишечника, продуцирующие инсулин, защищают мышей, не страдающих ожирением, от аутоиммунного диабета. Гастроэнтерология 147 , 162–171.e6 (2014).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

253

Маццола, Н. Обзор существующих и новых методов лечения сахарного диабета 2 типа. Am. J. Manag. Уход 18 , S17 – S26 (2012).

PubMed Google Scholar

254

Рассел С. Дж. и др. . Амбулаторный контроль гликемии с бионической поджелудочной железой при диабете 1 типа. Н.Англ. J. Med. 371 , 313–325 (2014).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

255

Уорнок, Г. Л. и др. . Многолетний анализ трансплантации островков по сравнению с интенсивной медикаментозной терапией на прогрессирование осложнений диабета 1 типа. Трансплантация 86 , 1762–1766 (2008).

Артикул PubMed Google Scholar

256

Международный диабетический фонд. IDF Diabetes 7-е изд. (International Diabetes Foundation, 2015).

257

Андерсон, Р. Дж., Фридленд, К. Э., Клауз, Р. Э. и Люстман, П. Дж. Распространенность коморбидной депрессии у взрослых с диабетом – метаанализ. Уход за диабетом 24 , 1069–1078 (2001).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

258

Американская диабетическая ассоциация. Экономические издержки диабета в США.С. в 2012 г. Уход за диабетом 36 , 1033–1046 (2013).

259

Бантинг, Ф. Г., Бест, К. Х., Коллип, Дж. Б., Кэмпбелл, В. Р. и Флетчер, А. А. Экстракты поджелудочной железы в лечении сахарного диабета. Кан. Med. Доц. J. 7 , 141–146 (1922). В этой классической статье подробно рассказывается о чрезвычайно важном открытии инсулина, за которое Бантинг получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1923 года.

Google Scholar

260

Равшани, А., Свенссон, А.-М., Розенгрен, А., Элиассон, Б., и Гудбьорнсдоттир, С. Влияние социально-экономического статуса на сердечно-сосудистые заболевания и смертность у 24 947 человек с диабетом 1 типа. Уход за диабетом 38 , 1518–1527 (2015).

Артикул PubMed Google Scholar

261

Fuchsberger, C. и др. . Генетическая архитектура диабета 2 типа. Nature 536 , 41–47 (2016).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

262

Аник, А., Чатли, Г., Абачи, А. и Бобер, Э. Диабет зрелого возраста у молодых (MODY): обновленная информация. J. Pediatr. Эндокринол. Метаб. 28 , 251–263 (2015).

CAS PubMed Google Scholar

263

Уильямс П. Заметки о диабете, леченном экстрактом и трансплантатами поджелудочной железы барана. Br. Med. J. 2 , 1303–1304 (1894).

Google Scholar

264

Шапиро, А. М. и др. . Трансплантация островков у семи пациентов с сахарным диабетом 1 типа с использованием иммуносупрессивного режима без глюкокортикоидов. N. Engl. J. Med. 343 , 230–238 (2000). В этой публикации описан «Эдмонтонский протокол» для эффективного лечения СД1 с помощью трансплантации островков.

Артикул CAS PubMed Google Scholar

265

Lardon, J. & Bouwens, L. Метаплазия поджелудочной железы. Дифференциация 73 , 278–286 (2005).

Артикул CAS PubMed Google Scholar

266

Джемаль, А., Сигел, Р., Сюй, Дж. И Уорд, Э. Статистика рака, 2010. CA Cancer J. Clin. 60 , 277–300 (2010).

Артикул PubMed Google Scholar

267

Пири, А. Ф. и др. . Бремя желудочно-кишечных заболеваний в США: обновление 2012 г. Гастроэнтерология 143 , 1179–1187.e1-3 (2012).

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

268

Шанкаран, С. Дж. и др. . Частота прогрессирования острого панкреатита в хронический и факторы риска: метаанализ. Гастроэнтерология 149 , 1490–1500.e1 (2015).

Артикул PubMed Google Scholar

269

Whitcomb, D. C. и др. . Общие генетические варианты в локусах CLDN2 и PRSS1-PRSS2 изменяют риск связанного с алкоголем и спорадического панкреатита. Нац. Genet. 44 , 1349–1354 (2012).

Артикул CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

270

Пфютцер, Р.Х. и др. . Полиморфизмы SPINK1 / PSTI действуют как модификаторы заболевания при семейном и идиопатическом хроническом панкреатите. Гастроэнтерология 119 , 615–623 (2000).

Артикул PubMed Google Scholar

271

Клоппель Г. Хронический панкреатит, псевдоопухоли и другие опухолевидные поражения. Мод. Патол. 20 , S113 – S131 (2007).

Артикул PubMed Google Scholar

Ремиссия диабета 2 типа «может восстановить функцию поджелудочной железы»

Бета-клетки снова начинают работать у людей, находящихся в ремиссии диабета 2 типа, говорят исследователи.

Дальнейший анализ клинического исследования диабетической ремиссии (DiRECT) исследовал связь между ремиссией и функцией бета-клеток в поджелудочной железе.

Группа исследователей, возглавляемая профессором Роем Тейлором из Университета Ньюкасла, показала, что способность их поджелудочной железы к выработке инсулина также восстанавливается до нормального уровня – аналогично тем, которые наблюдаются у людей, у которых никогда не был диагностирован диабет 2 типа.

Команда также обнаружила, что скорость, с которой бета-клетки реагировали на глюкозу, очень постепенно улучшалась в течение первого года после ремиссии и оставалась стабильной в течение второго года исследования.Этого было достаточно, чтобы поддерживать уровень глюкозы в крови ниже диабетического диапазона. Однако это было не так быстро, как у людей, никогда не болевших диабетом 2 типа.

«Настоящая надежда»

Профессор Рой Тейлор, директор Центра магнитного резонанса Университета Ньюкасла и один из первых исследователей исследования DiRECT, сказал: «Это исследование дает реальную надежду людям с диабетом 2 типа, что они смогут вернуться к нормальному уровню глюкозы в крови.

«Теперь мы знаем, почему организм может восстанавливаться.Предыдущее предположение о том, что инсулин-продуцирующие клетки навсегда повреждаются у людей с диагнозом диабет 2 типа, оказалось неверным. При условии, что люди могут поддерживать потерянный вес и не прибегать к нему снова, ремиссия может длиться годами. Последствия для будущего здоровья и счастья огромны.

«Эти важные выводы сделаны по количеству людей, в настоящее время живущих с диабетом 2 типа. Но время, когда человек узнает, что у него только что развился диабет 2 типа, имеет решающее значение.Теперь это можно признать неотложной медицинской помощью. Ясно, что есть важная возможность для диагностики ».

Несмотря на аналогичный уровень потери веса, эти улучшения не наблюдались у участников DiRECT, которые не достигли ремиссии. Их бета-клетки, похоже, утратили способность восстанавливаться.

У людей без диабета бета-клетки поджелудочной железы «включаются», когда пища расщепляется и уровень глюкозы в крови начинает повышаться.В ответ бета-клетки вырабатывают инсулин, чтобы помочь организму использовать глюкозу в качестве топлива. Однако этот процесс реакции на повышение уровня глюкозы и высвобождение инсулина у людей с диабетом 2 типа идет не так. Считается, что функция бета-клеток со временем неизбежно ухудшается после диагностирования диабета 2 типа.

Результаты этого последнего исследования показывают, что – если будет достигнута ремиссия – способность поджелудочной железы к выработке инсулина может быть восстановлена ​​до уровней, подобных тем, которые наблюдаются у людей, у которых никогда не был диагностирован диабет 2 типа.

Интересно, что дальнейшее исследование профессора Тейлора и его команды, представленное на этой неделе на конференции специалистов по диабету в Великобритании, показало, что поджелудочная железа увеличивается в размерах у людей, находящихся в стадии ремиссии диабета 2 типа.

У людей с диабетом 2 типа поджелудочная железа часто меньше, чем обычно. Через два года участники исследования потеряли значительное количество жира в своей поджелудочной железе, и орган увеличился примерно на одну шестую в размере.

Взятые вместе, эти результаты проливают свет на биологию ремиссии.

Изображение предоставлено: Ханс Ренирс

Модели, механизмы и несоответствия регенерации поджелудочной железы

1. Введение

В то время как кожа, печень и кишечник способны к регенерации и заживлению, другие органы, такие как сердце и мозг, не обладают аналогичными регенеративными способностями. Поджелудочная железа взрослых демонстрирует ограниченную способность к регенерации, хотя эта регенеративная способность снижается с возрастом (17, 74-76, 83). Таким образом, в отношении поджелудочной железы неопределенность связана не с общей способностью взрослой поджелудочной железы к регенерации, а скорее с тем, какие клетки могут действовать как клетки происхождения в этом процессе.Например, широко распространено мнение, что в физиологических условиях регенерация β-клеток в поджелудочной железе взрослых мышей происходит в результате самодупликации β-клеток (21, 77). Однако, в зависимости от типа модели повреждения, кажется, что новые β-клетки могут возникать из клеток, находящихся либо внутри протоков (1, 4, 18, 35, 91), вблизи протоковой сети (88) или из другие эндокринные клетки поджелудочной железы (15, 16, 78, 90). Эта неопределенность относительно типов клеток, которые потенциально могут дать начало новым β-клеткам, частично объясняется тем фактом, что в каждой экспериментальной модели регенерации точные клетки-мишени и тяжесть повреждения различаются.Здесь мы сначала рассмотрим некоторые модели травм, которые использовались для изучения механизмов, ведущих к замене ацинарных и β-клеток, а затем обсудим расхождения в этих отчетах.

2. Модели травм, использованные для изучения регенерации поджелудочной железы

На протяжении многих лет различные исследователи использовали множество моделей повреждения поджелудочной железы для изучения регенеративной способности экзокринных или эндокринных компартментов поджелудочной железы взрослого человека (46).Среди этих моделей наиболее часто используются лигирование протока поджелудочной железы, частичная панкреатэктомия, церулеин-индуцированный панкреатит, диабет, индуцированный аллоксаном или стрептозотоцином, и опосредованная дифтерийным токсином абляция клеток. Эти модели имеют разную специфичность и требуют хирургических, химических или генетических методов.

Панкреатэктомия (Px)

Pancreatectomey – самая старая модель, с помощью которой можно исследовать регенеративную способность поджелудочной железы (85). Первое задокументированное удаление поджелудочной железы было выполнено на собаках Иоганном К.Бруннер в 1683 г. (30). Однако впервые в 1890-х годах сообщалось, что резекция поджелудочной железы приводит к диабету, и, следовательно, была установлена ​​связь между поджелудочной железой и гомеостазом глюкозы (30, 85). Px можно использовать для изучения восстановления ацинаров и β-клеток как у крыс, так и у мышей; однако из-за увеличения массы островков эта модель повреждения широко использовалась для изучения регенерации β-клеток (5, 10, 19, 32, 47, 75, 82-84). Частичная панкреатэктомия (PPx) включает резекцию менее 90% (часто 50–75%) поджелудочной железы взрослых мышей или крыс (19–21, 42, 43, 61, 62, 83, 86).Здесь остаток поджелудочной железы имеет нормальную макроскопическую морфологию. Более тяжелая форма Px, которая выполнялась на крысах, – это субтотальная панкреатэктомия (SPx), которая влечет за собой удаление 90% -95% железы посредством истирания тканей (3, 7, 47, 61, 69). Таким образом, в отличие от PPx, здесь ацинарные клетки в остатке поджелудочной железы подвергаются быстрой атрофии, что приводит к десмопластической реакции (47, 51). Независимо от степени резекции, панкреатэктомия связана с IGF / PI3K-зависимой регуляцией экспрессии Pdx1 в клетках протоков (69, 82, 83).Интересно, что ограниченное восстановление органа, которое следует за Px, по-видимому, пропорционально размеру иссечения (3, 7, 44, 61, 63). Субтотальная панкреатэктомия у крыс приводит к пролиферации протоковых клеток и индукции обширного регенеративного процесса, который способствует регрессии зрелых протоковых клеток и повторной экспрессии эмбриональных генов, таких как Pdx1, Ptf1a и Ngn3, перед дифференцировкой в ​​различные типы клеток поджелудочной железы (47, 69) . Хотя эти данные подразумевают, что клетки протока могут вносить вклад в наблюдаемое увеличение массы островков после Px, другие исследования будут выступать против участия протоковых клеток в этом процессе (20, 21, 43, 86).Используя исследования по отслеживанию клонов, независимые исследователи не смогли найти никаких доказательств новообразования β-клеток после 50% -75% PPx (21, 86). Соответственно, 50% PPx у трансгенных мышей Ngn3-GFP не смогли вызвать экспрессию Ngn3 в клетках внутри островков или протоков (43). В целом, хотя потенциальный вклад других типов клеток не может быть раскрыт, текущая литература поддерживает идею о том, что основным источником регенерации ацинарных или β-клеток, следующих за Px, являются ранее существовавшие ацинарные или β-клетки, соответственно (20 , 21, 55, 86).

Перевязка протоков поджелудочной железы (PDL)

Как и в случае Px, обструкция протока и перевязка исторически использовались при исследовании регенерации поджелудочной железы (85). PDL включает перевязку одного из основных протоков, что приводит к гибели ацинарных клеток и воспалению в области, удаленной от перевязки. Преимущество PDL в том, что нелигированная часть поджелудочной железы остается незатронутой и, таким образом, может использоваться в качестве внутреннего контроля. Однако регенеративный процесс в этой модели, особенно ацинарная регенерация, по-видимому, зависит от вида.PDL у крыс связан с почти полным восстановлением ацинаров через процесс, который включает появление протоковых структур и их дифференцировку в ацинарные клетки (7, 13). У мышей, хотя PDL приводит к образованию подобных метапластических протоков, ацинарный компартмент не регенерируется (13, 20, 38, 71). Исследования по отслеживанию клонов на мышах показывают, что как выжившие ацинарные клетки (20), так и клетки протоков, экспрессирующие Hnf1β (71) в лигированной части поджелудочной железы, могут вносить вклад в формирование этих протоковых структур.Другими словами, трубчатые структуры, наблюдаемые в лигированной части, состоят из образованных ацинаром метапластических протоков и уже существующих протоков, которые изменили морфологию. Точно так же у крыс считается, что уже существующие ацинарные клетки трансдифференцируются в эти протоковые структуры (7, 13), тогда как вклад протоковых клеток в этот процесс еще предстоит определить.

Перевязка протока поджелудочной железы в основном использовалась для получения информации о генерации островковых β-клеток, поскольку сообщается, что она стимулирует регенерацию β-клеток как у мышей, так и у крыс (7, 13, 80, 81, 86-88, 91).Тем не менее, существуют разногласия относительно механизма, обеспечивающего наблюдаемую генерацию β-клеток. В то время как некоторые исследования подтверждают, что пролиферация β-клеток является основным механизмом образования β-клеток после PDL (13, 38, 65, 71, 86), другие подтверждают потенциальный вклад не β-клеток (в частности, клеток в пределах или поблизости от протоковая сеть) на регенерацию β-клеток в условиях PDL (35, 60, 88, 91).

Церулеин-индуцированный панкреатит

Церулеин является ортологом холецистокинина, который при повторном введении в высоких концентрациях приводит к выпадению более половины ацинарного компартмента, что может вызвать острый или хронический панкреатит (25, 40, 46).У мышей нормальная гистология поджелудочной железы восстанавливается в течение недели после лечения церулеином. Быстрый регенеративный процесс, связанный с этой моделью повреждения, использовался многими исследователями для отслеживания хода ацинарного восстановления (28, 33, 36, 53, 72). Исследования по отслеживанию клонов показали, что после церулеин-индуцированного панкреатита выжившие ацинарные клетки способствуют восстановлению ацинарного компартмента (20, 28, 53, 72). Ацинарная регенерация в этой модели осуществляется посредством метаплазии ацинар-протоков (ADM), процесса, который требует временной реактивации различных онтогенетических генов и сигнальных путей, включая notch, hedgehog и wnt (28, 36, 39, 53, 54, 64). ).ADM включает дедифференцировку ацинарных клеток в протоковые клетки, пролиферацию метапластических протоков и, наконец, повторную дифференцировку протоковых клеток в ацинарные клетки (53). Первый шаг к трансдифференцировке одного типа клеток в клетки другого типа состоит в том, что клетки должны потерять свою первоначальную идентичность, чтобы приобрести новую. Соответственно, дедифференцировка ацинарных клеток связана с экспрессией протоковых маркеров, таких как Hnf6, Sox9 и цитокератин-19, и сопутствующей репрессией ацинарных маркеров Ptf1a, Mist1, амилазы и Cpa (64).Передача сигналов Wnt / β-катенина является одним из эмбриональных путей, который реактивируется в ADM после церулеин-индуцированного панкреатита (53, 54). Однако для того, чтобы ADMs повторно дифференцировались в ацинарные клетки, передача сигналов wnt должна быть в конечном итоге подавлена, поскольку постоянная активность wnt / β-катенина приводит к нарушению восстановления ацинаров (24, 53). Точный механизм динамической активности wnt / β-catenin в ADMs не ясен, но недавнее сообщение указывает на HDACs как важный эпигенетический переключатель, необходимый для контроля транскрипционной активности ядерного β-catenin (24).Фактор транскрипции PDX1 в первую очередь связан с эмбриональной поджелудочной железой и зрелыми β-клетками поджелудочной железы взрослого. Однако новое исследование подчеркивает важность PDX1 в поддержании идентичности ацинарных клеток (66). PDX1 демонстрирует динамическую экспрессию, аналогичную wnt / β-catenin во время ADM, и, соответственно, его подавление необходимо для повторной дифференцировки ADM в ацинарные клетки (66).

Другие модели панкреатита

В дополнение к вышеупомянутому панкреатиту, вызванному церулеином, другие модели грызунов, обычно используемые для изучения острого панкреатита, включают инфузию солей желчных протоков, обструкцию протоков, диету с дефицитом этионина (CDE) или введение основных аминокислот, таких как L- аргинин.Эти модели травм подробно описаны и рассмотрены Lerch и Gorelick в другом месте (46).

Аллоксан или диабет, индуцированный стрептозотоцином

Аллоксан и стрептозотоцин (СТЗ) используются для индукции диабета путем химического удаления β-клеток поджелудочной железы. Аллоксан был впервые описан в начале 1800 г., но о его диабетогенных свойствах сообщалось в 1943 г., и с тех пор лечение аллоксаном использовалось в качестве экспериментальной модели диабета (73). Первоначально СТЗ использовался в качестве химиотерапевтического средства при опухолях островковых клеток поджелудочной железы и других злокачественных новообразованиях (45), но с момента его открытия в качестве диабетогенного средства в 1963 году он широко использовался в исследованиях диабета (26).Аллоксан и СТЗ являются токсичными аналогами глюкозы, которые преимущественно накапливаются в инсулино-продуцирующих β-клетках через переносчик глюкозы Glut2 (45). Диабет в результате лечения аллоксаном или СТЗ не связан с регенерацией β-клеток (73, 86). Из-за отсутствия спонтанного восстановления β-клеток эти модели были полезными инструментами для изучения данного лечения регенерации β-клеток. Кроме того, лечение аллоксаном или СТЗ можно сочетать с перевязкой протока поджелудочной железы для изучения влияния гипергликемии на регенеративный процесс в лигированной части поджелудочной железы (13, 16, 60).Здесь, хотя комбинация обработки аллоксаном или STZ и PDL у мышей привела к трансформации продуцирующих глюкагон α-клеток или ацинарных клеток в β-клетки (16, 60), такое преобразование α-в β-клетки не могло быть было обнаружено, когда крысы подвергались комбинированному лечению PDL и STZ (13).

Опосредованная дифтерийным токсином абляция клеток

Относительно новым методом, который позволяет проводить клеточно-специфическую абляцию, является трансгенная активация пути гибели клеток от дифтерийного токсина с использованием клеточно-специфичного промотора (8, 59).Зрелый дифтерийный токсин (DT) состоит из субъединиц A и B (DTA и DTB) (31, 79). DT связывается с рецептором токсина на поверхности клеток, чувствительных к токсину, и подвергается эндоцитозу (23, 29, 67). При попадании в цитоплазму субъединица DTA высвобождается и катализирует инактивацию фактора элонгации 2, что приводит к прекращению всего синтеза белка с быстрой апоптотической гибелью клетки-мишени (11, 34). Токсичность ДТА настолько высока, что только одной молекулы ДТА в цитозоле может быть достаточно, чтобы убить клетку (89).Рецептор DT (DTR) представляет собой закрепленную на мембране форму гепарин-связывающего EGF-подобного фактора роста (предшественник HB-EGF) (56). Предшественники HB-EGF человека и обезьяны связывают DT и действуют как рецепторы токсинов, тогда как HB-EGF от мышей и крыс не связывают токсин и, следовательно, остаются нечувствительными к DT (52). Таким образом, трансгенная экспрессия DTR обезьяны или человека у мышей может сделать естественно устойчивые к DT мышиные клетки DT-чувствительными (14, 37, 67). Недавно была создана линия мышей (R26 ^DTR ), в которой кассета STOP, фланкированная loxP, и открытая рамка считывания обезьяньего DTR были введены в локус ROSA26 (11).В штамме R26 ^DTR ген, кодирующий DTR, находится под контролем мощного промотора Rosa, но экспрессия DTR зависит в первую очередь от удаления Cre-рекомбиназы из кассеты STOP (11). После активности Cre-рекомбиназы клетки, экспрессирующие DTR, т.е. клетки, экспрессирующие Cre, и все их потомство становятся жизнеспособными и нормально функционируют. Однако эти клетки быстро погибают при введении DT. Примечательно, что HB-EGF больше не активен в качестве лиганда EGFR, поскольку трансгенные линии, экспрессирующие DTR в различных клонах поджелудочной железы, не обнаруживают каких-либо аномальных фенотипов (17, 18).В поджелудочной железе взрослого человека DTR / DTA-опосредованная абляция β-клеток использовалась для изучения регенерации после специфических потерь α- или β-клеток (15, 17, 57, 70, 78), ацинарных (17, 18) или ацинарных. и удаление эндокринных клеток (17, 18).

3. Несоответствие в понимании регенерации поджелудочной железы

Краткий обзор таблицы 1 подчеркивает несоответствия, существующие в настоящее время в литературе относительно регенеративной способности поджелудочной железы взрослых мышей. Например, наблюдается полное восстановление ацинарного компартмента в течение недели после церулеин-индуцированного панкреатита, тогда как регенерация ацинаров после PDL принципиально отсутствует.Кроме того, α-клетки могут дифференцироваться в β-клетки, однако эта пластичность наблюдалась только при полной абляции β-клеток, но не после частичной потери массы β-клеток. Различия между разными исследованиями, вероятно, связаны с различиями в характере, степени и, что, возможно, более важно, в степени тяжести использованной травмы. В этом обзоре мы утверждаем, что комбинированные эффекты этих параметров не только могут определять, будет ли происходить регенерация, но также определять, какие типы клеток должны способствовать этому процессу.

Таблица 1.

Травма	Природа	Размер	Уровень серьезности	Регенерация	Список литературы
Px	Хирургическая резекция	экзокринных и Эндокринная	Резекция 50-90%	Ограниченное извлечение органов	1, 2, 6, 21-40
PDL	Апоптоз	Ацинарные клетки	Область дистальнее перевязки	β-клеток	12, 13, 32, 34, 41-48
Аллоксан	Некроз	β-клеток	Абсолютное большинство	№	15, 33, 61, 62
СТЗ	Некроз	β-клеток	Зависит от дозы	№	33, 41, 61, 62
Caerulein	Некроз	Ацинарные клетки	<50%	Есть	18, 32, 49-60
DT / DTR	Апоптоз	Экзокринные и / или эндокринные	Зависит от промотора	Да / Нет	5, 10, 14, 17, 78, 79

Характер травмы

Здесь вопрос не столько в том, является ли повреждение химическим, механическим или генетическим, а скорее в том, какой вид гибели клеток оно вызывает? Апоптоз – это запрограммированная гибель клеток, обычно связанная с сохранением целостности плазматической мембраны, конденсацией и расщеплением ядерных и цитоплазматических белков и сокращением клеток или образованием апоптотических телец (27).Апоптоз – это высоко скоординированный процесс, требующий значительного количества энергии и, следовательно, основанный на митохондриальном дыхании и продукции АТФ (22). С другой стороны, некроз вызывается в ответ на внешние раздражители и дефицит АТФ (22). Повреждение поджелудочной железы и последующая регенерация неизменно зависят от надлежащего удаления мертвых клеток (17). Из-за своей природы (потеря целостности цитоплазматической мембраны, клеточная фрагментация и высвобождение лизосомального и гранулярного содержимого в окружающее внеклеточное пространство) некроз не позволяет должным образом удалить клеточные органеллы, и в результате он сопровождается реактивным воспалением (2, с. 12, 22, 50, 58, 68).Напротив, апоптоз включает удаление ткани без образования массивного воспаления, которое обычно вызывается дегенерацией мертвых клеток (22). Влияние апоптоза или некроза на регенерацию, возможно, лучше всего проявляется при сравнении регенерации β-клеток после лечения STZ (или аллоксаном) с DT-опосредованной аблацией β-клеток. В этих двух моделях клетки-мишени (β-клетки), а также степень потери β-клеток (75-80% субоптимальных условий для STZ или 75% аблации β-клеток с использованием PdxCreERT) схожи (17, 21).Интересно, что STZ-индуцированный некроз сопровождается массивным воспалительным ответом и отсутствием регенерации β-клеток, тогда как DT-индуцированный апоптоз приводит к почти полному восстановлению массы β-клеток (57).

В целом, по сравнению с некрозом, апоптоз обеспечивает среду, которая способствует регенерации β-клеток. Ацинарная регенерация, по-видимому, менее чувствительна к природе повреждения, поскольку сообщалось о надежном восстановлении ацинарной ткани как в некротической (церулеин), так и в апоптотической (опосредованной DT) среде (17, 18, 28, 33, 36, 53, 54, 72).

Степень травмы

Еще одним фактором, который может повлиять на регенеративный процесс, является степень травмы. Другими словами, на сколько разных типов клеток действует оскорбление? В дополнение к протоковым, ацинарным и пяти различным типам эндокринных клеток, продуцирующих гормоны, поджелудочная железа взрослого человека является домом для множества эндотелиальных, звездчатых и нейрональных клеток. Тип поврежденных клеток важен, поскольку недавние сообщения пролили свет на роль макрофагов в индукции метаплазии ацинар-протоков, а также в стимулировании регенерации β-клеток или ацинарных клеток (9, 17, 49, 87).Макрофаги, по-видимому, выполняют различные функции в различных фазах регенерации, во-первых, для очистки ткани после повреждения, а во-вторых, для преобразования сигналов повреждения в специфичные для клонов регенеративные сигналы (6, 17, 48). Единственным исключением из этого правила является PDL, который, как упоминалось ранее, связан с ацинарной атрофией. Таким образом, можно было бы ожидать, что эта модель приведет к ацинарной регенерации, но вместо этого она стимулирует регенерацию β-клеток. Ясно, что нельзя исключать влияние PDL на неацинарные клетки, находящиеся в лигированной части.Следовательно, возможно, что комбинированные регенеративные сигналы, выпущенные макрофагами (в результате поглощения поврежденных ацинарных и неацинарных клеток), случайно создадут среду, которая будет способствовать регенерации β-клеток вместо ацинарных. Фактически, комбинированная абляция PDL и β-клеток с помощью STZ, как сообщается, усиливает трансдифференцировку ацинарных и β-клеток (60).

Основываясь на нашем текущем понимании участия макрофагов в регенерации, одновременная абляция многих типов клеток может затруднить прямую интерпретацию клеточного механизма регенерации.Таким образом, специфическая абляция клеточного типа может быть лучшим методом для анализа функции клеток in vivo во время регенерации, что может быть достигнуто с помощью стрептозотоцина, аллоксана (для β-клеток) или церулеина (для ацинарных клеток). Альтернативно, трансгенная активация пути гибели клеток дифтерийного токсина (DTR / DTA), который в зависимости от промотора может быть нацелен на один конкретный (например, промотор эластазы для абляции ацинарных клеток) или более одного типа клеток (промотор Pdx1 для нацеливания на все панкреатические клетки). эпителиальные клетки) (17, 18).

Степень тяжести травмы

Растущее количество доказательств предполагает, что тяжесть повреждения, возможно, является одним из наиболее важных элементов, определяющих, должен ли механизм репарации включать репликацию ранее существовавших клеток или новообразование из других типов клеток. DT-опосредованная абляция клеток использовалась рядом исследователей для изменения степени и тяжести травмы, сохраняя при этом другие переменные (например, характер травмы) относительно постоянными. В совокупности получается, что независимо от типа клеток, пока абляция определенного типа клеток не достигает почти 100%, механизм регенерации в основном включает уже существующие клетки (17, 21, 28, 53, 72, 78) .Следовательно, после 75% удаления β-клеток выжившие β-клетки пролиферируют с образованием новых β-клеток, тогда как полная потеря инсулин-продуцирующих клеток способствует превращению других типов эндокринных клеток в β-клетки (15, 17, 21, 78 ). Соответственно, восстановление ацинарных клеток после церулеин-индуцированного панкреатита происходит через уже существующие ацинарные клетки. Однако почти полная потеря как ацинарных, так и эндокринных клеток стимулирует клетки внутри протокового компартмента к образованию новых ацинарных и эндокринных клеток (17, 18).Можно также возразить, что объем хирургического вмешательства может быть важен также в условиях панкреатэктомии и может объяснить расхождения в некоторых отчетах, описывающих отсутствие или сильную регенерацию поджелудочной железы после частичной или субтотальной панкреатэктомии соответственно (3, 21, 47). Однако, как упоминалось ранее, в отличие от PPx, субтотальная панкреатэктомия связана с ацинарной атрофией и десмопластической реакцией. Следует отметить, что эта воспалительная реакция, как сообщается, важна для устойчивой регенерации, которая следует за SPx, поскольку ингибирование воспаления предотвращает регенерацию (7, 41).Следовательно, вероятно, что несоответствия между PPx и SPx связаны с наличием или отсутствием воспаления, а не со степенью повреждения.

4. Выводы

Регенерация поджелудочной железы основана на сложном взаимодействии между клетками, которые обеспечивают необходимые регенеративные сигналы, и клетками, восприимчивыми к этим сигналам. Как обсуждается здесь, природа, степень и серьезность травмы – это три важных параметра, которые определяют, будет ли достигнуто восстановление тканей.Регенерация β-клеток, по-видимому, более чувствительна к природе повреждения, чем регенерация ацинаров. Наконец, степень повреждения определяет, какие типы клеток будут реагировать на эти регенеративные сигналы.

5. Благодарности

Поддерживается грантами NIH / NIDDK DK101413-01A1 и DK103002-01.

6. Список литературы

1. Аль-Хасани К., Пфейфер А., Кортни М., Бен-Осман Н., Гьернес Е., Виейра А. и др. Взрослые клетки выстилки протоков могут перепрограммироваться в бета-подобные клетки, способные противостоять повторяющимся циклам индуцированного токсинами диабета. Dev Cell 26 (1): 86-100, 2013. PMID: 23810513.
2. Бхатия М . Апоптоз в сравнении с некрозом при остром панкреатите. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 286 (2): G189-196, 2004. PMID: 14715516.
3. Bonner-Weir S, Baxter LA, Schuppin GT и Smith FE . Второй путь регенерации экзокринной и эндокринной поджелудочной железы у взрослых. Возможное повторение эмбрионального развития. Диабет 42 (12): 1715-1720, 1993. PMID: 8243817.
4. Bonner-Weir S, Inada A, Yatoh S, Li WC, Aye T, Toschi E, et al. Трансдифференцировка протоков поджелудочной железы в эндокринные бета-клетки. Biochem Soc Trans 36 (Pt 3): 353-356, 2008. PMID: 18481956.
5. Bonner-Weir S, Toschi E, Inada A, Reitz P, Fonseca SY, Aye T. и др. Эпителий протока поджелудочной железы служит потенциальным пулом клеток-предшественников. Детский диабет 5 Дополнение 2: 16-22, 2004. PMID: 15601370.
6. Boulter L, Govaere O, Bird TG, Radulescu S, Ramachandran P, Pellicoro A, et al. Wnt, происходящий из макрофагов, противостоит передаче сигналов Notch, чтобы специфицировать судьбу печеночных клеток-предшественников при хроническом заболевании печени. Nat Med 18 (4): 572-579, 2012. PMID: 22388089.
7. Бувенс L . Регенерация бета-клеток. Curr Diabetes Rev 2 (1): 3-9, 2006. PMID: 18220612.
8. Breitman ML, Clapoff S, Rossant J, Tsui LC, Glode LM, Maxwell IH и др. Генетическая абляция: нацеленная экспрессия гена токсина вызывает микрофтальмию у трансгенных мышей. Наука 238 (4833): 1563-1565, 1987. PMID: 3685993.
9. Brissova M, Aamodt K, Brahmachary P, Prasad N, Hong JY, Dai C. и др. Микроокружение островков, модулируемое сигналом фактора роста эндотелия А сосудов, способствует регенерации бета-клеток. Cell Metab 19 (3): 498-511, 2014. PMID: 24561261.
10. Brockenbrough JS, Weir GC и Bonner-Weir S . Несоответствие экзокринного и эндокринного роста после 90% панкреатэктомии у крыс. Диабет 37 (2): 232-236, 1988.PMID: 32
    .
11. Buch T, Heppner FL, Tertilt C, Heinen TJ, Kremer M, Wunderlich FT и др. Cre-индуцируемый рецептор дифтерийного токсина опосредует удаление клеточного клона после введения токсина. Nat Methods 2 (6): 419-426, 2005. PMID: 150.
12. Buja LM, Eigenbrodt ML и Eigenbrodt EH . Апоптоз и некроз. Основные типы и механизмы гибели клеток. Arch Pathol Lab Med 117 (12): 1208-1214, 1993. PMID: 8250690.
13. Кавелти-Ведер С., Штессель М., Ройсс Дж. Э., Джерменди А., Ямада Т., Кабальеро Ф. и др. Перевязка протока поджелудочной железы после почти полной потери бета-клеток: экзокринная регенерация, но нет свидетельств регенерации бета-клеток. Эндокринология 154 (12): 4493-4502, 2013. PMID: 24029238.
14. Cha JH, Chang MY, Richardson JA и Eidels L . Трансгенные мыши, экспрессирующие рецептор дифтерийного токсина, чувствительны к токсину. Mol Microbiol 49 (1): 235-240, 2003. PMID: 12823824.
.
15. Chera S, Baronnier D, Ghila L, Cigliola V, Jensen JN, Gu G и др. Выздоровление от диабета путем зависимого от возраста превращения дельта-клеток поджелудочной железы в продуценты инсулина. Nature 514 (7523): 503-507, 2014. PMID: 25141178.
16. Чунг Ч., Хао Э, Пиран Р., Кейнан Э и Левин Ф. . Новообразование бета-клеток поджелудочной железы путем прямого преобразования из зрелых альфа-клеток. Стволовые клетки 28 (9): 1630-1638, 2010. PMID: 20653050.
17. Criscimanna A, Coudriet GM, Gittes GK, Piganelli JD и Esni F . Активированные макрофаги создают микроокружение, специфичное для клонов, для регенерации ацинарных и бета-клеток поджелудочной железы у мышей. Гастроэнтерология 147 (5): 1106-1118 e1111, 2014. PMID: 25128759.
18. Criscimanna A, Speicher JA, Houshmand G, Shiota C, Prasadan K, Ji B, et al. Проточные клетки способствуют регенерации эндокринных и ацинарных клеток после повреждения поджелудочной железы у взрослых мышей. Гастроэнтерология 141 (4): 1451-1462, 2011. PMID: 21763240.
19. Де Леон Д.Д., Дэн С., Мадани Р., Ахима Р.С., Друкер Д.Д. и Стофферс Д.А. . Роль эндогенного глюкагоноподобного пептида-1 в регенерации островков после частичной панкреатэктомии. Диабет 52 (2): 365-371, 2003. PMID: 12540609.
20. Десаи Б.М., Оливер-Красински Дж., Де Леон Д.Д., Фарзад К., Хонг Н., Лич С.Д. и др. Предсуществующие ацинарные клетки поджелудочной железы способствуют регенерации ацинарных клеток, но не островковых бета-клеток. J Clin Invest 117 (4): 971-977, 2007. PMID: 17404620.
21. Дор Y, Браун Дж., Мартинес О.И. и Мелтон Д.А. . Взрослые бета-клетки поджелудочной железы образуются путем самодублирования, а не дифференцировки стволовых клеток. Nature 429 (6987): 41-46, 2004. PMID: 15129273.
22. Дорн ГВ, 2-й . Молекулярные механизмы, которые отличают апоптоз от запрограммированного некроза. Toxicol Pathol 41 (2): 227-234, 2013. PMID: 23222994.
23. Дразин Р., Кандел Дж. И Кольер Р.Дж. . Состав и активность дифтерийного токсина. II. Атака трипсином на определенное место в интактной молекуле токсина. J Biol Chem 246 (5): 1504-1510, 1971. PMID: 5545093.
24. Эйссес Дж. Ф., Крисчиманна А., Дионис З. Р., Ораби А. И., Джавед Т. А., Сарвар С. и др. Вальпроевая кислота ограничивает восстановление поджелудочной железы после панкреатита путем ингибирования гистоновых деацетилаз и предотвращения программ редифференцировки ацинаров. Am J Pathol 185 (12): 3304-3315, 2015. PMID: 26476347.
25. Eisses JF, Davis AW, Tosun AB, Dionise ZR, Chen C, Ozolek JA и др. Компьютерный автоматизированный алгоритм для оценки потери ацинарных клеток после экспериментального панкреатита. PLoS One 9 (10): e110220, 2014. PMID: 25343460.
26. Eleazu CO, Eleazu KC, Chukwuma S и Essien UN .Обзор механизма гибели клеток в результате провокации стрептозотоцином у экспериментальных животных, его практического использования и потенциального риска для человека. J Диабетическое нарушение обмена веществ 12 (1): 60, 2013. PMID: 24364898.
27. Erwig LP и Henson PM . Иммунологические последствия апоптотического фагоцитоза клеток. Am J Pathol 171 (1): 2-8, 2007. PMID: 175.
28. Фендрих В., Эсни Ф., Гарай М.В., Фельдманн Г., Хаббе Н., Йенсен Дж. Н. и др. Передача сигналов Hedgehog необходима для эффективной регенерации экзокринной части поджелудочной железы. Гастроэнтерология 135 (2): 621-631, 2008. PMID: 18515092.
29. Gill DM и Dinius LL . Наблюдения за структурой дифтерийного токсина. J Biol Chem 246 (5): 1485-1491, 1971. PMID: 5545090.
30. Грейнджер А. и Кушнер Я. . Клеточное происхождение регенерации бета-клеток: унаследованный взгляд на исторические противоречия. J Intern Med 266 (4): 325-338, 2009. PMID: 19765178.
31. Гринфилд Л., Бьорн М.Дж., Хорн Дж., Фонг Д., Бак Г.А., Коллиер Р.Дж. и др. Нуклеотидная последовательность структурного гена дифтерийного токсина, переносимого коринебактериофагом бета. Proc Natl Acad Sci U S A 80 (22): 6853-6857, 1983. PMID: 6316330.
32. Хаяси К.Ю., Тамаки Х., Ханда К., Такахаши Т., Какита А. и Ямасина С. . Дифференциация и пролиферация эндокринных клеток в регенерирующей поджелудочной железе крысы после 90% панкреатэктомии. Arch Histol Cytol 66 (2): 163-174, 2003. PMID: 12846556.
33. Hess DA, Humphrey SE, Ishibashi J, Damsz B., Lee AH, Glimcher LH, et al. Обширная регенерация поджелудочной железы после ацинарно-специфического нарушения Xbp1 у мышей. Гастроэнтерология 141 (4): 1463-72, 2011. PMID: 21704586.
34. Honjo T., Nishizuka Y, Kato I и Hayaishi O . Аденозиндифосфат рибозилирование аминоацилтрансферазы II и ингибирование синтеза белка дифтерийным токсином. J Biol Chem 246 (13): 4251-4260, 1971. PMID: 4326212.
35. Inada A, Nienaber C, Katsuta H, Fujitani Y, Levine J, Morita R и др. Карбоангидраза II-положительные клетки поджелудочной железы являются предшественниками как эндокринной, так и экзокринной поджелудочной железы после рождения. Proc Natl Acad Sci U S A 105 (50): 19915-19919, 2008. PMID: 137.
36. Дженсен Дж., Кэмерон Э., Гарай М. В., Старки Т. В., Джанани Р. и Дженсен Дж. . Резюме элементов эмбрионального развития в регенерации поджелудочной железы взрослых мышей. Гастроэнтерология 128 (3): 728-741, 2005. PMID: 15765408.
37. Юнг С., Унутмаз Д., Вонг П., Сано Дж., Де лос Сантос К., Спарвассер Т. и др. Истощение дендритных клеток CD11c (+) in vivo отменяет примирование CD8 (+) Т-клеток экзогенными клеточно-ассоциированными антигенами. Иммунитет 17 (2): 211-220, 2002. PMID: 12196292.
38. Kopp JL, Dubois CL, Schaffer AE, Hao E, Shih HP, Seymour PA и др. Sox9 + протоковые клетки являются мультипотентными предшественниками на протяжении всего развития, но не продуцируют новые эндокринные клетки в нормальной или поврежденной поджелудочной железе взрослого. Разработка 138 (4): 653-665, 2011. PMID: 21266405.
39. Kopp JL, von Figura G, Mayes E, Liu FF, Dubois CL, Morris JPt, et al. Идентификация Sox9-зависимого репрограммирования ацинар-протоков как основного механизма инициации протоковой аденокарциномы поджелудочной железы. Cancer Cell 22 (6): 737-750, 2012. PMID: 23201164.
40. Лампель М и Керн ХФ . Острый интерстициальный панкреатит у крыс, вызванный чрезмерными дозами средства, стимулирующего секрецию поджелудочной железы. Арка Вирхова A Pathol Anat Histol 373 (2): 97-117, 1977. PMID: 139754.
41. Лампетер Э.Ф., Гурняк М., Брокер Ю., Клеменс С., Тубес М., Фриманн Дж. И др. Регенерация бета-клеток в ответ на воспаление островков. Exp Clin Endocrinol Diabetes 103 Suppl 2: 74-78, 1995. PMID: 8839258.
42. Leahy JL, Bonner-Weir S и Weir GC . Минимальная хроническая гипергликемия является решающим фактором нарушения секреции инсулина после неполной панкреатэктомии. J Clin Invest 81 (5): 1407-1414, 1988. PMID: 3284912.
43. Ли К.С., Де Леон Д.Д., Кестнер К.Х. и Стофферс Д.А. . Регенерация островков поджелудочной железы после частичной панкреатэктомии у мышей не включает реактивацию нейрогенина-3. Диабет 55 (2): 269-272, 2006. PMID: 16361411.
44. Лев М. и Фицджеральд П.Дж. . Регенерация ацинарных клеток поджелудочной железы. IV. Регенерация после резекции. Am J Pathol 53 (4): 513-535, 1968. PMID: 5677136.
45. Ленцен С . Механизмы диабета, индуцированного аллоксаном и стрептозотоцином. Diabetologia 51 (2): 216-226, 2008. PMID: 18087688.
46. Лерх ММ и Горелик ФС . Модели острого и хронического панкреатита. Гастроэнтерология 144 (6): 1180-1193, 2013. PMID: 23622127.
47. Li WC, Rukstalis JM, Nishimura W, Tchipashvili V, Habener JF, Sharma A, et al. Активация клеток-предшественников из протоков поджелудочной железы во время регенерации поджелудочной железы у взрослых крыс. J Cell Sci 123 (Pt 16): 2792-2802, 2010. PMID: 20663919.
48. Lin SL, Li B, Rao S, Yeo EJ, Hudson TE, Nowlin BT и др. Макрофаг Wnt7b имеет решающее значение для восстановления и регенерации почек. Proc Natl Acad Sci U S A 107 (9): 4194-4199, 2010.PMID: 20160075.
49. Liou GY, Doppler H, Necela B, Krishna M, Crawford HC, Raimondo M и др. Цитокины, секретируемые макрофагами, вызывают метаплазию из ацинара в протоки поджелудочной железы через NF-kappaB и MMP. J Cell Biol 202 (3): 563-577, 2013. PMID: 231.
50. Майно Г. и Йорис И. . Апоптоз, онкоз и некроз. Обзор гибели клеток. Am J Pathol 146 (1): 3-15, 1995. PMID: 7856735.
51. Migliorini RH . Двухэтапная процедура тотальной панкреатэктомии у крысы. Диабет 19 (10): 694-697, 1970. PMID: 5474205.
52. Mitamura T, Higashiyama S, Taniguchi N, Klagsbrun M и Mekada E . Токсин дифтерии связывается с эпидермальным фактором роста (EGF) -подобным доменом человеческого гепарин-связывающего EGF-подобного фактора роста / рецептора дифтерийного токсина и специфически ингибирует его митогенную активность. J Biol Chem 270 (3): 1015-1019, 1995. PMID: 7836353.
53. Morris JPt, Cano DA, Sekine S, Wang SC и Hebrok M . Бета-катенин блокирует Kras-зависимое перепрограммирование ацинусов в предшественники рака поджелудочной железы у мышей. J Clin Invest 120 (2): 508-520, 2010. PMID: 20071774.
54. Morris JPt, Wang SC и Hebrok M . KRAS, Hedgehog, Wnt и запутанная биология развития протоковой аденокарциномы поджелудочной железы. Nat Rev Cancer 10 (10): 683-695, 2010. PMID: 20814421.
55. Murtaugh LC и Keefe MD . Регенерация и восстановление экзокринной поджелудочной железы. Annu Rev Physiol 77: 229-249, 2015. PMID: 25386992.
56. Naglich JG, Metherall JE, Russell DW и Eidels L .Клонирование экспрессии рецептора дифтерийного токсина: идентичность с предшественником гепарин-связывающего EGF-подобного фактора роста. Ячейка 69 (6): 1051-1061, 1992. PMID: 1606612.
57. Нир Т., Мелтон Д.А. и Дор И . Восстановление от диабета у мышей путем регенерации бета-клеток. J Clin Invest 117 (9): 2553-2561, 2007. PMID: 17786244.
58. Паданилам Б.Дж. . Гибель клеток, вызванная острым повреждением почек: взгляд на вклад апоптоза и некроза. Am J Physiol Renal Physiol 284 (4): F608-627, 2003. PMID: 12620919.
59. Пальмитер RD, Берингер Р.Р., Квайф С.Дж., Максвелл Ф., Максвелл IH и Бринстер Р.Л. . Удаление клеточного клона у трансгенных мышей путем клеточно-специфической экспрессии токсинового гена. Ячейка 50 (3): 435-443, 1987. PMID: 3649277.
60. Pan FC, Bankaitis ED, Boyer D, Xu X, Van de Casteele M, Magnuson MA, et al. Пространственно-временные паттерны мультипотентности в Ptf1a-экспрессирующих клетках во время органогенеза поджелудочной железы и факультативного восстановления, вызванного повреждением. Разработка 140 (4): 751-764, 2013. PMID: 23325761.
61. Пирсон К.В., Скотт Д. и Торранс Б. . Эффекты частичной хирургической панкреатэктомии у крыс. I. Регенерация поджелудочной железы. Гастроэнтерология 72 (3): 469-473, 1977 г. PMID: 832795.
62. Пешавария М., Ларми Б.Л., Лозье Дж., Сатиш Б., Хабибович А., Роскенс В. и др. Регулирование регенерации бета-клеток поджелудочной железы у мышей с нормогликемией 60% после частичной панкреатэктомии. Диабет 55 (12): 3289-3298, 2006.PMID: 17130472.
63. Plachot C, Movassat J и Portha B . Нарушение регенерации бета-клеток после частичной резекции поджелудочной железы у взрослых крыс Goto-Kakizaki, спонтанная модель диабета типа II. Histochem Cell Biol 116 (2): 131-139, 2001. PMID: 11685541.
64. Prevot PP, Simion A, Grimont A, Colletti M, Khalaileh A, Van den Steen G, et al. Роль протоковых факторов транскрипции HNF6 и Sox9 в метаплазии поджелудочной железы из ацинара в протоковую. Кишечник 61 (12): 1723-1732, 2012.PMID: 22271799.
65. Ранкин М.М., Уилбур С.Дж., Рак К., Шилдс Э.Дж., Грейнджер А. и Кушнер Дж. А. . Бета-клетки не образуются при повреждении протока поджелудочной железы у взрослых мышей. Диабет 62 (5): 1634-1645, 2013. PMID: 23349489.
66. Рой Н., Такеучи К.К., Руджери Дж. М., Бейли П., Чанг Д., Ли Дж. И др. PDX1 динамически регулирует возникновение и поддержание аденокарциномы протока поджелудочной железы. Genes Dev 30 (24): 2669-2683, 2016. PMID: 28087712.
67. Сайто М., Иваваки Т., Тая С., Ёнекава Х., Нода М., Инуи Ю. и др. Опосредованное рецептором дифтерийного токсина условное и целевое удаление клеток у трансгенных мышей. Nat Biotechnol 19 (8): 746-750, 2001. PMID: 11479567.
68. Scaffidi P, Misteli T и Bianchi ME . Высвобождение белка хроматина HMGB1 некротическими клетками вызывает воспаление. Nature 418 (6894): 191-195, 2002. PMID: 12110890.
69. Sharma A, Zangen DH, Reitz P, Taneja M, Lissauer ME, Miller CP, et al. Гомеодоменный белок IDX-1 увеличивается после раннего всплеска пролиферации во время регенерации поджелудочной железы. Диабет 48 (3): 507-513, 1999. PMID: 10078550.
70. Шиота К., Прасадан К., Го П, Эль-Гохари Й, Вирш Дж., Сяо Х и др. Альфа-клетки незаменимы в постнатальном морфогенезе и созревании островков поджелудочной железы мышей. Am J Physiol Endocrinol Metab , 2013. PMID: 23982158.
71. Solar M, Cardalda C, Houbracken I, Martin M, Maestro MA, De Medts N и др. Клетки экзокринных протоков поджелудочной железы дают начало продуцирующим инсулин бета-клеткам во время эмбриогенеза, но не после рождения. Dev Cell 17 (6): 849-860, 2009. PMID: 20059954.
72. Strobel O, Dor Y, Alsina J, Stirman A, Lauwers G, Trainor A и др. Отслеживание клонов in vivo определяет роль трансдифференцировки из ацинар в протоки в воспалительной метаплазии протоков. Гастроэнтерология 133 (6): 1999-2009, 2007. PMID: 18054571.
73. Шкудельски Т .Механизм действия аллоксана и стрептозотоцина в В-клетках поджелудочной железы крыс. Physiol Res 50 (6): 537-546, 2001. PMID: 11829314.
74. Такахаши Х., Окамура Д., Старр М.Э., Сайто Х. и Эверс Б.М. . Зависимое от возраста уменьшение регуляторной субъединицы PI3K p85alpha подавляет пролиферацию ацинарных клеток поджелудочной железы. Ячейка старения 11 (2): 305-314, 2012. PMID: 22212451.
75. Танигава К., Накамура С., Кавагути М., Сюй Г., Кин С. и Тамура К. . Влияние старения на функцию и репликацию В-клеток в поджелудочной железе крыс после 90% панкреатэктомии. Поджелудочная железа 15 (1): 53-59, 1997. PMID: 93.
76. Тета М., Лонг SY, Wartschow LM, Rankin MM и Kushner JA . Очень медленный оборот бета-клеток у взрослых мышей в возрасте. Диабет 54 (9): 2557-2567, 2005. PMID: 16123343.
77. Тета М, Ранкин М.М., Лонг С.И., Штейн Г.М. и Кушнер Дж. А. . Рост и регенерация взрослых бета-клеток не требует участия специализированных предшественников. Dev Cell 12 (5): 817-826, 2007. PMID: 17488631.
78. Торел Ф., Непоте В., Аврил И., Коно К., Десграз Р., Чера С. и др. Превращение взрослых альфа-клеток поджелудочной железы в бета-клетки после крайней потери бета-клеток. Nature 464 (7292): 1149-1154, 2010. PMID: 20364121.
79. Цунэока М., Накаяма К., Хацудзава К., Комада М., Китамура Н. и Мекада Е. . Доказательства участия фурина в расщеплении и активации дифтерийного токсина. J Biol Chem 268 (35): 26461-26465, 1993. PMID: 8253774.
80. Ван де Кастил М., Лейккс Г., Кай Й., Ючи Ю., Коппенс В., Де Гроф С. и др. Частичная перевязка протока: пролиферация бета-клеток и не только. Диабет 63 (8): 2567-2577, 2014. PMID: 25060885.
81. Ван РН, Клоппель Дж. И Бувенс Л . Дифференцировка протоков в островковые клетки и рост островков в поджелудочной железе взрослых крыс с перевязкой протоков. Diabetologia 38 (12): 1405-1411, 1995. PMID: 8786013.
82. Ватанабе Х., Сайто Х., Нисимура Х., Уэда Дж. И Эверс Б.М. . Активация фосфатидилинозитол-3 киназы регулирует панкреатический дуоденальный гомеобокс-1 в клетках протоков во время регенерации поджелудочной железы. Поджелудочная железа 36 (2): 153-159, 2008. PMID: 18376306.
83. Ватанабе Х., Сайто Х., Рихахоу П.Г., Учида Т. и Эверс BM . Старение связано со снижением регенерации ацинарных клеток поджелудочной железы и активацией фосфатидилинозитол-3-киназы / Akt. Гастроэнтерология 128 (5): 1391-1404, 2005. PMID: 15887120.
84. Ватанабе Х., Сайто Х., Уэда Дж. И Эверс BM . Регуляция дифференцировки клеток протока поджелудочной железы фосфатидилинозитол-3 киназой. Biochem Biophys Res Commun 370 (1): 33-37, 2008.PMID: 18339306.
85. Уивер CV и Гарри DJ . Регенеративная биология: историческая перспектива и современные приложения. Regen Med 3 (1): 63-82, 2008. PMID: 18154463.
86. Сяо Х, Чен З, Шиота С., Прасадан К., Го П, Эль-Гохари Й и др. Нет доказательств регенерации бета-клеток в поджелудочной железе взрослых мышей. J Clin Invest 123 (5): 2207-2217, 2013. PMID: 23619362.
87. Xiao X, Gaffar I, Guo P, Wiersch J, Fischbach S, Peirish L, et al.Макрофаги M2 способствуют пролиферации бета-клеток за счет активации SMAD7. Proc Natl Acad Sci U S A 111 (13): E1211-1220, 2014. PMID: 24639504.
88. Xu X, D’Hoker J, Stange G, Bonne S, De Leu N, Xiao X и др. Бета-клетки могут быть получены из эндогенных предшественников в поврежденной поджелудочной железе взрослой мыши. Ячейка 132 (2): 197-207, 2008. PMID: 18243096.
89. Yamaizumi M, Uchida T, Okada Y и Furusawa M . Нейтрализация дифтерийного токсина в живых клетках путем микроинъекции антифрагмента А, содержащегося в повторно запечатанных призраках эритроцитов. Ячейка 13 (2): 227-232, 1978. PMID: 627034.
90. Ян Ю.П., Торел Ф., Бойер Д.Ф., Эррера П.Л. и Райт CV . Зависящее от контекста перепрограммирование {альфа} -в- {бета} -клетки принудительным выражением Pdx1. Genes Dev 25 (16): 1680-1685, 2011. PMID: 21852533.
.
91. Zhang M, Lin Q, Qi T, Wang T, Chen CC, Riggs AD, et al. Факторы роста и средняя гипергликемия индуцируют дифференцировку протоковых клеток Sox9 ⁺ в бета-клетки у мышей с обращением диабета. Proc Natl Acad Sci U S A 113 (3): 650-655, 2016. PMID: 26733677.

Новый подход к восстановлению выработки инсулина при диабете

Если у вас диабет, есть большая вероятность, что вы принимаете инсулин сейчас или будете получать инсулин в будущем. Это верно для людей с диабетом типа 1 и типа 2; оба типа приводят к повышению уровня глюкозы в крови.

Инсулинотерапия поддерживает уровень глюкозы в крови на здоровом уровне, чтобы предотвратить осложнения, связанные с диабетом, такие как проблемы со зрением, заболевания почек, невропатия, болезни сердца – и этот список можно продолжить.

Инсулин обычно вводят под кожу с помощью шприца, инсулиновой ручки или инсулиновой помпы. Но ученые работают над тем, чтобы это изменить.

Фред Левин, доктор медицины, доктор философии, ученый из SBP, работал над методами восстановления бета-клеток поджелудочной железы – клеток, которые живут в островках поджелудочной железы и хранят и секретируют инсулин.

При диабете 1 типа – аутоиммунном заболевании – бета-клетки разрушаются иммунной системой. При диабете 2 типа бета-клетки постепенно теряют способность вырабатывать инсулин.«Регенерирующие бета-клетки, продуцирующие инсулин, потенциально могут освободить миллионы пациентов от ежедневных доз инсулина», – говорит Левин.

Первоначальная работа

Левина, опубликованная в двух статьях в журналах Stem Cells и Cell Death and Disease , началась с наблюдения, что повреждение поджелудочной железы мышей с диабетом заставляет альфа-клетки превращаться в бета-клетки, продуцирующие инсулин. Альфа-клетки также расположены в островках поджелудочной железы, но обычно не производят инсулин.

«Был сигнал, исходящий от поврежденной поджелудочной железы, управляющий преобразованием альфа-клеток в бета-клетки – процесс, известный как трансдифференцировка, – и мы хотели знать, что это был за сигнал», – говорит Левин.

Следующее исследование

Левина показало, что активация PAR2, рецептора на альфа-клетках, приводила к переходу к бета-клеткам, производящим инсулин. Это исследование было опубликовано в более поздней статье Cell Death and Disease .

«Это был хороший шаг к пониманию того, как восстанавливать бета-клетки, и есть хорошие кандидаты в лекарства, которые могут активировать PAR2, чтобы он мог работать у людей», – говорит Левин. «Но все еще было препятствие. Процесс трансдифференцировки происходит только в условиях глубокого дефицита бета-клеток – для преобразования альфа-клеток должно быть практически нулевое количество функциональных бета-клеток.”

Большинство людей с диабетом 2 типа и меньший процент людей с диабетом 1 имеют некоторые, но недостаточные функциональные бета-клетки. Для этих пациентов одной активации PAR2 недостаточно для лечения диабета. Группа Левина предположила, что должен быть тормозной сигнал, исходящий от бета-клеток, предотвращающий этот процесс.

В последнем исследовании, опубликованном в Islets , исследовательская группа Левина обнаружила, что инсулин является ингибирующим сигналом, предотвращающим трансдифференцировку.

«Логично, что инсулин подавляет трансдифференцировку, потому что зачем вашему телу генерировать бета-клетки, если у вас уже есть значительное количество клеток, вырабатывающих инсулин», – говорит Левин. «Но биология несовершенна, отсюда и необходимость инсулиновой терапии».

«Мы смогли обойти эти препятствия и сгенерировать бета-клетки, продуцирующие инсулин, используя комбинацию лекарств, одно из которых активирует PAR2 (2fLI), а два ингибируют секрецию и действие инсулина (диазоксид и S961).Это двухэлементный процесс: один положительно действует на альфа-клетки, а другой – на бета-клетки », – объясняет Левин.

«Наше исследование открывает перспективу прямого фармакологического подхода к регенерации инсулин-продуцирующих клеток для лечения диабета», – говорит Левин. «Для диабета 2 типа мы потенциально могли бы управлять трансдифференцировкой in vivo, активируя PAR2 и на короткое время ингибируя инсулин. Это может привести к долгосрочному восстановлению функции бета-клеток.

«Что касается диабета 1 типа, нам все равно необходимо заняться аутоиммунным аспектом заболевания, потому что новые бета-клетки будут продолжать атаковать иммунную систему», – добавляет Левин.«Но по мере того, как наше понимание и способность обуздать аутоиммунную систему улучшаются, этот подход может стать столь необходимым прорывом в борьбе с этой болезнью».

Постовая диета может регенерировать поджелудочную железу и обратить вспять диабет, говорят исследователи.

Постная диета имеет способность регенерировать поджелудочную железу и потенциально может обратить вспять диабет, как выяснили исследователи.

Американское исследование, опубликованное в научном журнале Cell, тестировало модифицированную версию имитирующей голодание диеты (FMD) как на мышах, так и на человеческих клетках.

Результаты показали, что циклы диеты могут регенерировать клетки поджелудочной железы для восстановления инсулина у пациентов с диабетом 1 типа, а также могут обратить вспять диабет 1 и 2 типа у мышей.

Соавтор исследования, доктор Вальтер Лонго из Университета Южной Калифорнии, сказал ABC, что результаты были «потенциально очень захватывающими», потому что они могут привести к излечению как от диабета 1, так и 2 типа.

Диабет 1 типа, в отличие от 2 типа, является аутоиммунным заболеванием, для которого нет известной причины или лечения.У пациентов с диабетом 1 типа поджелудочная железа перестает вырабатывать инсулин.

Доктор Лонго также сказал, что ящур может также регенерировать другие органы, потому что их исследования показали аналогичные эффекты для клеток крови.

«Они показывают, что экстремальные диеты с очень специфическим составом могут запускать процессы самовосстановления и регенерации у мышей и, возможно, людей», – сказал доктор Лонго.

Факты о диабете 1 типа (СД1) в Австралии:

• СД1 – пожизненное аутоиммунное заболевание
• Больные на всю жизнь инсулинозависимы
• Причина неизвестна и не связана с образом жизни
• Не существует профилактики или лечения. Австралия занимает 6-е место в мире по уровню заболеваемости СД1.

Источник: JDRF

Принимая во внимание проблемы и побочные эффекты голодания у людей, доктор Лонго и его команда разработали модифицированный четырехдневный ящур с низким содержанием калорий, белков и углеводов, но с высоким содержанием жиров.

Диета вызвала изменения уровней определенных факторов роста, глюкозы и кетоновых тел и снизила уровень глюкозы в крови у пациентов с преддиабетом.

Мыши, получавшие ящур, показали улучшенную толерантность к глюкозе и толерантность к инсулину.

Как работает диета?

Поджелудочная железа помогает контролировать уровень сахара в крови, а восстановление органа может обратить вспять симптомы диабета.

Диета может регенерировать поджелудочную железу путем перепрограммирования клеток в «бета-клетки», производящие инсулин.

Исследование показало, что циклы ящура могут способствовать образованию этих клеток, продуцирующих инсулин.

Это захватывающе, потому что клетки поджелудочной железы реплицируются только с чрезвычайно низкой скоростью в поджелудочной железе взрослого человека, а регенерация тканей происходит редко.

До сих пор единственным решением проблемы истощения клеток и потери секреции инсулина считалась трансплантация стволовых клеток.

No related posts.