Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Mедицинские науки \ Биология человека \ Анатомия. Анатомия человека. Сравнительная анатомия

Пренатальное развитие эндокринного аппарата поджелудочной железы иглистых мышей (Acomys): a- и b-клетки появляются ранее B-клеток

Пренатальное развитие эндокринного аппарата поджелудочной железы иглистых мышей (Acomys): a- и b-клетки появляются ранее B-клеток

Автор: Султанова К.Н., Неофитов И.С., Титова А.А., Билялов А.И., Урсан Р.В., Андреева Д.И., Калигин М.С., Киясов А.П.

Журнал: Морфологические ведомости @morpholetter

Рубрика: Оригинальные исследования

Статья в выпуске: 4 т.31, 2023 года.

Бесплатный доступ

Во всем мире активно ведутся работы по изучению гисто- и органогенеза поджелудочной железы, что дает возможность ответить на ряд вопросов, связанных с механизмами регенерации органа при повреждениях различного генеза. Иглистые мыши (Acomys) являются удобной лабораторной моделью для изучения пренатального развития внутренних органов поскольку имеют относительно длительный период гестации. Эти мыши предрасположены к развитию диабета с ожирением, гипергликемией, глюкозурией и кетонурией без инсулинорезистентности в условиях высокоэнергетического питания. Цель исследования - установить последовательность появления и распределение инсулин-, глюкагон- и соматостатин-позитивных клеток для анализа морфогенеза островкового аппарата поджелудочной железы в ходе пренатального развития иглистых мышей на различных сроках гестации. Работа проведена на иглистых мышах (Acomys). Были изучены 15-е, 19-е, 22-е, 24-е, 28-е, 34-е, 38-е сутки гестации. Иммуногистохимическим методом исследовали экспрессию глюкагона, инсулина и соматостатина в развивающейся поджелудочной железе. Первые глюкагон- и соматостатин-позитивные клетки обнаружены на 19-е сутки пренатального развития, а инсулин-позитивные - на 22-е сутки. Первые скопления эндокриноцитов появляются на 22-е сутки гестации. Островки Лангерганса отчетливо различимы с 34-го дня пренатального развития. У иглистых мышей в процессе пренатального развития в поджелудочной железе α- и δ-клетки появляются раньше, чем β-клетки островков Лангерганса. Морфология α-, β- и δ-клеток и локализация в островках поджелудочной железы у человека и мыши Acomys в период пренатального развития сходная. Мы считаем, что данные о развитии эндокринного аппарата поджелудочной железы, полученные на иглистых мышах, допустимо экстраполировать на человека и результаты работы могут внести ясность в процессы дифференцировки эндокриноцитов островков Лангерганса поджелудочной железы человека.

Еще

Поджелудочная железа, гистогенез, органогенез, островки лангерганса, мыши acomys

Короткий адрес: https://sciup.org/143183623

IDR: 143183623   |   DOI: 10.20340/mv-mn.2023.31(4).808

The prenatal development of the spiny mice (Acomys) pancreatic endocrine apparatus: a- and b-cells appear earlier than B-cells

All over the world, work is actively underway to study the histogenesis and organogenesis of the pancreas, which makes it possible to answer a number of questions related to the mechanisms of this organ regeneration following damage of various origins. Spiny mice (Acomys) are a convenient laboratory model for studying prenatal development of internal organs because they have a relatively long intrauterine development period. These mice are predisposed to developing diabetes with obesity, hyperglycemia, glycosuria and ketonuria without insulin resistance under high-energy feeding conditions. The purpose of the study is the sequence of appearance and distribution of insulin-, glucagon- and somatostatin-positive cells to analyze the morphogenesis of the pancreatic islet apparatus during the prenatal development of spiny mice at different stages of gestation. The work was carried out on Spiny mice (Acomys). The 15th, 19th, 22nd, 24th, 28th, 34th, and 38th days of gestation were studied. The expression of glucagon, insulin and somatostatin in the developing pancreas was studied by immunohistochemistry methods. The first glucagon- and somatostatin-positive cells were found on the 19th day of prenatal development, and insulin-positive cells on the 22nd day. The first accumulations of endocrine cells appear on the 22nd day of gestation. The islets of Langerhans are clearly visible from the 34th day of prenatal development. In Spiny mice, during prenatal development in the pancreas, α- and δ-cells appear earlier than β-cells of the islets of Langerhans. The morphology of α-, β- and δ-cells and localization in pancreatic islets in humans and Acomys mice during prenatal development is similar. We believe that data on the development of the endocrine apparatus of the pancreas obtained in Spiny mice can be extrapolated to humans and the results of the work can clarify the processes of differentiation of endocrine cells of the islets of Langerhans in the human pancreas.

Еще

Список литературы Пренатальное развитие эндокринного аппарата поджелудочной железы иглистых мышей (Acomys): a- и b-клетки появляются ранее B-клеток

  • Grapin-Botton A, Kim YH. Pancreas organoid models of development and regeneration. Development. 2022;149(20):dev201004. https://doi.org/10.1242/dev.201004
  • Ma Z, Zhang X, Zhong W, et al. Deciphering early human pancreas development at the single-cell level. Nat Commun. 2023;14(1):5354. https://doi.org/10.1038/s41467-023-40893-8
  • Proshchina AE, Krivova YS, Barabanov VM, Saveliev SV. Pancreatic endocrine cell arrangement during human ontogeny. Acta Histochem. 2019;121(5):638-645. https://doi.org/10.1016/j.acthis.2019.05.010
  • Jennings RE, Berry AA, Kirkwood-Wilson R, et al. Development of the human pancreas from foregut to endocrine commitment. Diabetes. 2013;62(10):3514-3522. https://doi.org/:10.2337/db12-1479
  • Kaligin MS, Gumerova AA, Titova MA, i dr. C-kit markyor stvolovykh kletok endokrinotsitov podzheludochnoy zhelezy cheloveka. Morfologija. 2011;140(4):32-37. In Russian
  • Miretskaya EI. Biomeditsinskie issledovaniya na cheloveke: pravovye i moral'no-eticheskie problemy. Yuridicheskaya nauka i praktika: Vestnik Nizhegorodskoy akademii MVD Rossii. 2014;2(26):235-237. In Russian
  • Pinheiro G, Prata DF, Araüjo IM, Tiscornia G. The African spiny mouse (Acomys spp.) as an emerging model for development and regeneration. Lab Anim. 2018;52(6):565-576. https://doi.org/10.1177/0023677218769921
  • Dickinson H, Walker DW, Cullen-McEwen L, et al. The spiny mouse (Acomys cahirinus) completes nephrogenesis before birth. Am J Physiol Renal Physiol. 2005;289(2):F273-9. https://doi.org/:10.1152/ajprenal.00400.2004
  • Vieira E, Salehi A, Gylfe E. Glucose inhibits glucagon secretion by a direct effect on mouse pancreatic alpha cells. Diabetologia. 2007;50(2):370-379. https://doi.org/10.1007/s00125-006-0511-1
  • Brereton MF, Vergari E, Zhang Q, Clark A. Alpha-, Delta- and PP-cells: Are They the Architectural Cornerstones of Islet Structure and Coordination? J Histochem Cytochem. 2015;63(8):575-591. https://doi.org/10.1369/0022155415583535
  • Steiner DJ, Kim A, Miller K, Hara M. Pancreatic islet plasticity: interspecies comparison of islet architecture and composition. Islets. 2010;2(3): 135-145. https://doi.org/10.4161/isl.2.3.11815
  • Kilimnik G, Zhao B, Jo J, et al. Altered islet composition and disproportionate loss of large islets in patients with type 2 diabetes. PLoS One. 2011;6(11):e27445. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0027445
  • Herrera PL, Huarte J, Sanvito F, et al. Embryogenesis of the murine endocrine pancreas; early expression of pancreatic polypeptide gene. Development. 1991;113(4):1257-1265. https://doi.org/10.1242/dev.113.4.1257
  • Pan FC, Wright C. Pancreas organogenesis: from bud to plexus to gland. Dev Dyn. 2011;240(3):530-565. https://doi.org/:10.1002/dvdy.22584
  • Larsson LI. On the development of the islets of Langerhans. Microsc Res Tech. 1998;43(4):284-291. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0029(19981115)43:4<284::AID-JEMT2-3.0.C0;2-0
  • Collombat P, Xu X, Heimberg H, Mansouri A. Pancreatic beta-cells: from generation to regeneration. Semin Cell Dev Biol. 2010;21(8):838-844. https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2010.07.007
  • Talchai C, Xuan S, Lin HV, et al. Pancreatic ß cell dedifferentiation as a mechanism of diabetic ß cell failure. Cell. 2012;150(6):1223-1234. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.07.029
  • Proshchina A, Krivova Yu, Gurevich L, et al. 2153-P: PDX1- and Nkx6.1-Immunonegativeß Cells in the Developing Human Pancreas. Diabetes. 2019;68(1):2153-P. https://doi.org/10.2337/db19-2153-P
  • Proshhina AE, Krivova JuS, Otlyga DA i dr. Osobennosti raspredeleniya transkriptsionnogo faktora Pdx1 v kletkakh podzheludochnoy zhelezy v prenatal'nom razvitii cheloveka. Klinicheskaya i eksperimental'naya morfologiya. 2019;8(1):32-38. In Russian. https://doi.org/10.31088/2226-5988-2019-29-1-32-38
  • Habener JF, Stanojevic V. a-cell role in ß-cell generation and regeneration. Islets. 2012;4(3):188-198. https://doi.org/10.4161/isl.20500
  • Collombat P, Mansouri A, Hecksher-Sorensen J, et al. Opposing actions of Arx and Pax4 in endocrine pancreas development. Genes Dev. 2003;17(20):2591-25603. https://doi.org/10.1101/gad.269003
  • Herrera PL. Adult insulin- and glucagon-producing cells differentiate from two independent cell lineages. Development. 2000;127(11):2317-2322. https://doi.org/10.1242/dev.127.11.2317
  • Prasadan K, Shiota C, Xiangwei X, et al. A synopsis of factors regulating beta cell development and beta cell mass. Cell Mol Life Sci. 2016;73(19):3623-3637. https://doi.org/10.1007/s00018-016-2231-0
  • Ul'yanovskaja S.A. Prenatal'ny i ranny postnatal'ny morfogenez podzheludochnoy zhelezy cheloveka. Fundamental'nye issledovaniya. 2013;9(3): 530-534. In Russian
  • Ye L, Robertson MA, Hesselson D, et al. Glucagon is essential for alpha cell transdifferentiation and beta cell neogenesis. Development. 2015;142(8):1407-1417. https://doi.org/:10.1242/dev. 117911
  • Haughton CL, Gawriluk TR, Seifert AW. The Biology and Husbandry of the African Spiny Mouse (Acomys cahirinus) and the Research Uses of a Laboratory Colony. J Am Assoc Lab Anim Sci. 2016;55(1):9-17
  • Gelling RW, Du XQ, Dichmann DS, et al. Lower blood glucose, hyperglucagonemia, and pancreatic alpha cell hyperplasia in glucagon receptor knockout mice. Proc Natl Acad Sci USA. 2003;100(3):1438-1443. https://doi.org/10.1073/pnas.0237106100
  • Gu W, Yan H, Winters KA, et al. Long-term inhibition of the glucagon receptor with a monoclonal antibody in mice causes sustained improvement in glycemic control, with reversible alpha-cell hyperplasia and hyperglucagonemia. J Pharmacol Exp Ther. 2009;331(3):871-881. https://doi.org/10.1124/jpet. 109.157685
  • Vuguin PM, Kedees MH, Cui L, et al. Ablation of the glucagon receptor gene increases fetal lethality and produces alterations in islet development and maturation. Endocrinology. 2006;147(9):3995-4006. https://doi.org/10.1210/en.2005-1410
  • Kieffer TJ, Habener JF. The glucagon-likepeptides. Endocr Rev. 1999;20(6):876-913. https://doi.org/10.1210/edrv.20.6.0385
  • Lovshin JA, Drucker DJ. Incretin-based therapies for type 2 diabetes mellitus. Nat Rev Endocrinol. 2009;5(5):262-269. https://doi.org/10.1038/nrendo.2009.48
  • Wilson ME, Kalamaras JA, German MS. Expression pattern of IAPP and prohormone convertase 1/3 reveals a distinctive set of endocrine cells in the embryonic pancreas. Mech Dev. 2002;115(1-2):171-176. https://doi.org/10.1016/s0925-4773(02)00118-1
  • Kedees MH, Guz Y, Vuguin PM, et al. Nestin expression in pancreatic endocrine and exocrine cells of mice lacking glucagon signaling. Dev Dyn. 2007;236(4): 1126-1133. https://doi.org/10.1002/dvdy.21112
  • Brubaker PL, Drucker DJ. Minireview: Glucagon-like peptides regulate cell proliferation and apoptosis in the pancreas, gut, and central nervous system. Endocrinology. 2004;145(6):2653-2659. https://doi.org/10.1210/en.2004-0015
  • Heller RS, Jenny M, Collombat P, et al. Genetic determinants of pancreatic epsilon-cell development. Dev Biol. 2005;286(1):217-224. https://doi.org/10.1016/j.ydbio. 2005.06.041
  • Hauge-Evans AC, King AJ, Carmignac D, et al. Somatostatin secreted by islet delta-cells fulfills multiple roles as a paracrine regulator of islet function. Diabetes. 2009;58(2):403-411. https://doi.org/10.2337/db08-0792
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp