The pancreatic islets or islets of Langerhans are the regions of the pancreas that contain its endocrine (hormone-producing) cells, discovered in 1869 by German pathological anatomist Paul Langerhans. The pancreatic islets constitute 1–2% of the pancreas volume and receive 10–15% of its blood flow. The pancreatic islets are arranged in density routes throughout the human pancreas, and are important in the metabolism of glucose.

Structure
There are about 1 million islets distributed throughout the pancreas of a healthy adult human, each of which measures an average of about 0.2 mm in diameter.:928 Each islet is separated from the surrounding pancreatic tissue by a thin fibrous connective tissue capsule which is continuous with the fibrous connective tissue that is interwoven throughout the rest of the pancreas.:928

Microanatomy
Hormones produced in the pancreatic islets are secreted directly into the blood flow by (at least) five types of cells. In rat islets, endocrine cell types are distributed as follows:
 Alpha cells producing glucagon (20% of total islet cells)
 Beta cells producing insulin and amylin (≈70%)
 PP cells (gamma cells or F cells) producing pancreatic polypeptide (<5%)
 Delta cells producing somatostatin (<10%)
 Epsilon cells producing ghrelin (<1%)

It has been recognized that the cytoarchitecture of pancreatic islets differs between species.
In particular, while rodent islets are characterized by a predominant proportion of insulin-producing beta cells in the core of the cluster and by scarce alpha, delta and PP cells in the periphery, human islets display alpha and beta cells in close relationship with each other throughout the cluster.

The proportion of beta cells in islets varies depending on the species, in humans it is about 40–50%. In addition to endocrine cells, there are stromal cells (fibroblasts), vascular cells (endothelial cells, pericytes), immune cells (granulocytes, lymphocytes, macrophages, dendritic cells) and neural cells.

A large amount of blood flows through the islets, 5–6 mL/min per 1 g of islet. It is up to 15 times more than in exocrine tissue of the pancreas.

Islets can influence each other through paracrine and autocrine communication, and beta cells are coupled electrically to six to seven other beta cells, but not to other cell types.

Function
The paracrine feedback system of the pancreatic islets has the following structure:
 Glucose/Insulin: activates beta cells and inhibits alpha cells.
 Glycogen/Glucagon: activates alpha cells which activates beta cells and delta cells.
 Somatostatin: inhibits alpha cells and beta cells. Also inhibits the secretion of pancreatic polypeptide.

A large number of G protein-coupled receptors (GPCRs) regulate the secretion of insulin, glucagon and somatostatin from pancreatic islets, and some of these GPCRs are the targets of drugs used to treat type-2 diabetes (ref GLP-1 receptor agonists, DPPIV inhibitors).

Electrical activity
Electrical activity of pancreatic islets has been studied using patch clamp techniques. It has turned out that the behavior of cells in intact islets differs significantly from the behavior of dispersed cells.

Clinical significance

Diabetes
The beta cells of the pancreatic islets secrete insulin, and so play a significant role in diabetes. It is thought that they are destroyed by immune assaults.

Because the beta cells in the pancreatic islets are selectively destroyed by an autoimmune process in type 1 diabetes, clinicians and researchers are actively pursuing islet transplantation as a means of restoring physiological beta cell function, which would offer an alternative to a complete pancreas transplant or artificial pancreas. Islet transplantation emerged as a viable option for the treatment of insulin requiring diabetes in the early 1970s with steady progress over the following three decades. Clinical trials  have shown that insulin independence and improved metabolic control can be reproducibly obtained after transplantation of cadaveric donor islets into patients with unstable type 1 diabetes.

People with high body mass index (BMI) are unsuitable pancreatic donors due to greater technical complications during transplantation. However, it is possible to isolate a larger number of islets because of their larger pancreas, and therefore they are more suitable donors of islets.

Islet transplantation only involves the transfer of tissue consisting of beta cells that are necessary as a treatment of this disease. It thus represents an advantage over whole pancreas transplantation, which is more technically demanding and poses a risk of, for example, pancreatitis leading to organ loss. Another advantage is that patients do not require general anesthesia.

Islet transplantation for type 1 diabetes () requires potent immunosuppression to prevent host rejection of donor islets.

The islets are transplanted into a portal vein, which is then implanted in the liver. There is a risk of portal venous branch thrombosis and the low value of islet survival a few minutes after transplantation, because the vascular density at this site is after the surgery several months lower than in endogenous islets. Thus, neovascularization is key to islet survival, that is supported, for example, by VEGF produced by islets and vascular endothelial cells. However, intraportal transplantation has some other shortcomings, and so other alternative sites that would provide better microenvironment for islets implantation are being examined. Islet transplant research also focuses on islet encapsulation, CNI-free (calcineurin-inhibitor) immunosuppression, biomarkers of islet damage or  islet donor shortage.

An alternative source of beta cells, such insulin-producing cells derived from adult stem cells or progenitor cells would contribute to overcoming the shortage of donor organs for transplantation. The field of regenerative medicine is rapidly evolving and offers great hope for the nearest future. However, type 1 diabetes is the result of the autoimmune destruction of beta cells in the pancreas. Therefore, an effective cure will require a sequential, integrated approach that combines adequate and safe immune interventions with beta cell regenerative approaches. It has also been demonstrated that alpha cells can spontaneously switch fate and transdifferentiate into beta cells in both healthy and diabetic human and mouse pancreatic islets, a possible future source for beta cell regeneration. In fact, it has been found that islet morphology and endocrine differentiation are directly related. Endocrine progenitor cells differentiate by migrating in cohesion and forming bud-like islet precursors, or "peninsulas", in which alpha cells constitute the peninsular outer layer and beta cells form later beneath them. Cryopreservation has shown promise to improve the supply chain of pancreatic islets for better transplantation outcomes.

Additional images

Research 
Cannabinoid receptors are found widely expressed in islets of Langerhans, and several studies have investigated specific distribution and mechanisms of CB1 versus CB2 receptors in relation to pancreatic endocrine functions, where they play an important homeostatic role, as endocannabinoids modulate pancreatic β-cells function, proliferation, and survival, as well as insulin production, secretion, and resistance.

See also 
 Betatrophin
 Neuroendocrine tumor
 Pancreatic neuroendocrine tumor
 Adrift Just Off the Islets of Langerhans, a novelette by Harlan Ellison

References

External links
 Pancreas at the Human Protein Atlas

Pancreas anatomy
랑게르한스섬(islets of Langerhans, pancreatic islets), 또는 이자 섬은 이자에 있는 내분비 조직이다. 1869년 해부병리학자 파울 랑게르한스에 의해 발견되었다. 이자 섬은 이자 부피의 1~2%를 차지하며 이자에 들어오는 10~15%의 혈류가 통과한다. 이자 섬은 이자 전체에 걸쳐 조밀하게 분포되어 있으며, 포도당의 대사에 중요한 역할을 한다.

표피의 랑게르한스 세포와는 다른 조직이다.

구조
건강한 어른의 경우 약 3백만 개의 이자 섬이 이자 전체에 걸쳐 조밀한 섬 형태로 분포하고 있으며, 각각 0.1 mm (109 µm)의 지름을 가진다.:914 각각의 섬은 이자의 다른 부분에 걸쳐 엮여 있는 섬유상 연결 조직과 연속적으로 연결된 섬유성 연결 조직 캡슐로 이자의 다른 부분과 구분된다.:914

미세해부학
이자 섬에서 호르몬을 생성되어 바로 혈류로 분비하는 세포는 최소 5가지가 알려져 있다. 쥐의 이자 섬에서 세포의 구분은 다음과 같이 구별된다:

 알파세포: 글루카곤 생성 (전체 이자섬 세포의 20%)
 베타세포: 인슐린과 아밀린 생성 (≈70%)
 델타세포: 소마토스타틴 생성 (<10%)
 입실론세포: 그렐린 생성 (<1%)
 PP 세포 (감마세포 또는 F세포): 이자 단백질 생성 (<5%)

이자 섬의 세포 구조는 종마다 다르다는 것이 알려져있다. 예시로 설치류의 이자 섬은 인슐린을 생성하는 베타 세포가 중심부에 주로 분포하며 알파, 델타, PP 세포가 주변부에 적게 분포하나, 인간의 이자 섬은 알파 세포와 베타 세포가 전체 이자 섬에 비슷한 비율로 존재한다.

이자 섬은 자가분비와 측분비 신호전달을 통해 서로에게 영향을 줄 수 있으며, 베타 세포는 여섯 개에서 일곱 개 정도의 다른 베타 세포와 전기적으로 연결되어 있다.

기능
이자 섬의 측분비 되먹임 계는 다음과 같은 구조를 가진다:
 포도당/인슐린: 베타 세포의 활성화, 알파 세포의 억제.
 글리코겐/글루카곤: 알파 세포의 활성화를 통해 베타 세포와 델타 세포를 활성화.
 소마토스타틴: 알파 세포와 베타 세포를 억제.

많은 수의 G 단백질 연결 수용체가 이자 섬에서의 인슐린, 글루카곤 그리고 소마토스타틴의 분비를 조절한다. 일부 G 단백질 연결 수용체는 2형 당뇨 치료제의 타겟으로 작용한다 (GLP-1 수용체 길항제, DPPIV 억제제).

전기적 활성
이자 섬의 전기 활성은 패치 클램프 기술을 이용해 연구 되어 왔다. 이를 통해 건강한 이자 섬에서의 세포 거동이 그렇지 못한 이자 섬에서의 세포 거동과 다르다는 것이 밝혀졌다.

임상적 의미

당뇨
이자 섬의 베타 세포는 인슐린을 분비하며, 당뇨에서 중요한 역할을 한다. 당뇨병 환자에서 베타 세포는 자가 면역 작용에 의해 파괴된다고 알려져 있다. 반대로 베타 세포가 파괴되지 않고 단지 기능을 하지 않는다는 보고도 있다.

장기이식
제 1형 당뇨병 환자의 이자 섬 베타 세포는 자가 면역 반응에 의해 선택적으로 파괴된다. 이에 베타 세포의 기능을 회복하기 위해 이자 이식이나 인공 이자를 대신할 이자 섬 이식이 활발히 연구되고 있다. 이자 섬 이식은 1970년대 당뇨병 치료를 위한 치료법으로 떠올랐으며 지난 30년간 꾸준히 발전했다. 최근의 임상 시험에 따르면 장기기증자의 이자 섬을 제 1형 당뇨병 환자에게 이식 한 후 인슐린 독립성과 개선된 대사 조절을 재현성있게 얻을 수있는 것으로 나타났다.

제 1형 당뇨병에 대한 이자 섬 이식은 현대 수여자의 면역 거부를 예방하기 위한 면역 억제가 필요하다.

성체 줄기 세포 또는 전구 세포로부터 유래된 인슐린 생성 세포가 장기 기증의 부족을 극복하기 위한 대안책으로 떠오르고 있다. 재생 의학이 빠르게 발전함에 따라 가까운 미래에 해당 기술이 개발될 것으로 보인다. 한편, 제 1형 당뇨가 이자의 베타 세포에 대한 자가 면역에 의한 파괴 때문이므로, 적절하고 안전한 면역 중재와 베타 세포 재생 접근법을 결합한 순차적 접근법이 필요하다. 알파 세포가 베타 세포로 분화 할 수 있다는 것도 입증되었다. 건강한 사람과 당뇨병 환자, 쥐의 알파 세포 모두 자발적으로 베타 세포로 전환될 수 있어 미래의 베타 세포 치료법으로 예상된다. 실제로, 섬 형태와 내분비 분화가 직접적으로 관련되어 있음이 밝혀졌다. 내분비 선조 세포는 응집력에 의해 새싹 같은 섬 전구체 또는 "반도"를 형성함으로써 분화되는데, 여기서 알파 세포는 반도 외층을 구성하고 베타 세포는 그 아래에 형성된다.

이미지

관련문서 

 신경내분비 종양

출처

외부 링크 

 Pancreas at the Human Protein Atlas

이자 (해부학)