Інтерстиціальні клітини Кахаля при діабетичній гастроентеропатії - ördög - 2008 - нейрогастроентерологія;

Кафедра фізіології та біомедичної інженерії, Програма ентерологічної нейронауки та відділ шлунково-кишкових досліджень, Медичний коледж, клініка Мейо, Рочестер, Міннесота, США

інтерстиціальні

Кафедра фізіології та біомедичної інженерії, Програма ентерологічної нейронауки та Шлунково-кишковий дослідницький відділ, Медичний коледж, клініка Мейо, Рочестер, Міннесота, США

Анотація

Скорочення

Діабетична гастроентеропатія

Фенотип ICC

Втрата МКК при цукровому діабеті

За останні пару років кілька публікацій продемонстрували втрату МКК при діабетичній гастроентеропатії. Однак дослідження на людях з використанням зразків біопсії можуть страждати від можливих помилок відбору проб через неоднорідності щільності мережі ICC 15 та труднощі з отриманням контрольних тканин з анатомічно відповідних областей. Цих потенційних проблем можна уникнути, використовуючи тканини дрібніших тварин, які можна вивчити в цілому та порівняти з відповідними контролями. На щастя, добре охарактеризовані моделі цукрового діабету у людей на гризунах доступні і дали змогу застосувати більш аналітичний підхід до характеристики участі МКК, ніж це було можливо виключно з тканин людини.

Втрата інтерстиціальних клітин Кахаля (ICC) в тонкій кишці пацієнта з діабетом, що триває довго. Тривимірна реконструкція (А) мієнтричного МКК та (В) внутрішньом’язового МКК у внутрішньому аспекті кругового м’язового шару. Ліві панелі: контрольна тканина; праві панелі: тканина пацієнта з діабетом 15 років, погано контрольований діабет 1 типу, ускладнений важким гастропарезом та патологічною моторикою тонкої кишки. Зверніть увагу на зменшення МКК у міентеріальній ділянці та відсутність МКК у внутрішньому циркулярному м’язовому шарі пацієнта. Бар, 20 мкм. Передруковано з посилання 25 з дозволу Американського інституту гастроентерологічних асоціацій.

Роль втрати та дисфункції МКК у патогенезі діабетичної гастроентеропатії

Елементарні функції ICC

Субклітинні механізми електричного кардіостимулятора можуть різнитися залежно від видів, областей органів чи тканин та класів ICC. Деталі цих механізмів були розглянуті в інших місцях. 13, 33 Важливо підкреслити, що генерація унітарних потенціалів, елементарних спонтанних деполяризацій, що лежать в основі повільних хвиль, залежить від окисного метаболізму мітохондрій та використання глюкози. 33 Ці унітарні потенціали синхронізуються чутливим до напруги, нечутливим до дигідропіридину струмом Са 2+ для отримання плато повільної хвилі. 33 Активація цих каналів, напр. деполяризація електрично зв'язаних сусідніх клітин може також просувати фази повільних хвиль і, таким чином, призводити до активного поширення активності. Поширення включає налаштування власних частот окремих клітинок кардіостимулятора на частоту домінуючих (найшвидших) кардіостимуляторів. Щоб відбулося спрямоване поширення, ICC у шляху поширення повинен мати нижчі власні частоти. Дійсно, градієнти частоти від орада до аборада можна продемонструвати як у розчленованих м’язах, так і в ізольованих МКК, і відновлення зв’язків між клітинами в клітинних культурах призводить до повільного захоплення хвилі. 15

У більшості видів багатополюсні мережі, що утворюють ICC, в міентеріальній ділянці фазичних м’язів є домінуючими кардіостимуляторами, хоча інші класи ICC також сприяють цьому. 13, 32, 33 Унітарні потенціали виникають навіть у витягнутих внутрішньом’язових МКК, що заселяють нефазові м’язи (наприклад, очне дно миша), хоча вони не синхронізуються, щоб викликати повільні хвилі. 33 Навпаки, у фазичному шлунку морфологічно подібні внутрішньом’язові (і, можливо, перегородкові) ІКК сприяють утворенню повільних хвиль і забезпечують шлях для їх швидкого поширення по колу. 13 Внутрішньом’язові/септальні ICC тимчасово стають домінуючими кардіостимуляторами при збудливій, холінергічній стимуляції (опосередкованій постукційними рецепторами M3) та під час пасивного розтягування (ефект, опосередкований простаноїдами, що діють через рецептори EP3), коли вони можуть захоплювати повільні хвилі, генеровані первинним, міентеральним кардіостимулятором ICC. 12 У морської свинки, де міентеріальний ІЦК відсутній у більшій частині фазового відділу шлунка, внутрішньом’язовий МКК, як правило, може бути домінуючим кардіостимулятором. 13

Посередництво нервово-м’язової нейротрансмісії та механочутливі реакції є функціями внутрішньом’язової ІКЦ та пов’язаної ІКК в області глибокого м’язового сплетення тонкої кишки, і ці функції не поділяються іншими класами МКК. Внутрішньом’язовий ІКК опосередковує як холінергічне збудження, так і нітрергічний інгібуючий нервово-м’язовий нейромедіатор. Ці функції підтримуються анатомічними/морфологічними особливостями та спеціалізованою експресією генів. 12, 34, 35 ICC може передавати ефекти нервових входів на клітини гладкої мускулатури за допомогою електричного зчеплення або паракринних медіаторів. 12 Холінергічні та нітрергічні реакції на електростимуляцію зменшені або відсутні в шлунку Комплект і Кітл мутантні миші (Ж/В v і Сл/Сл d відповідно), яким бракує внутрішньом’язової ІКК. 12, 34 Однак є повідомлення про залишковий нітрергічний нервово-м’язовий нейромедіатор в обох Ж/В v мишей і Ws/Ws щури (які також мають зменшену популяцію ICC), як пуринергічне гальмування, так і нехолінергічне (пептидергічне) збудження досить збережені. 12, 32, 36 Ці спостереження можна пояснити паралельною іннервацією гладкої мускулатури та/або компенсаторною експресією генів у тварин-мутантів. 12

Посередництво механочутливих реакцій є найменш зрозумілими функціями ICC. Ці функції включають вищезазначену трансдукцію пасивного розтягування в збудливий вхід в кардіостимулятор ICC у шлунку, можливо, через вивільнення простагландину, 12 та посередництво ефектів розтягування в локальних кишково-кишкових 36 та вагусних нейрональних ланцюгах. 37 Останнє залежить від трофічного впливу внутрішньом’язової ІКК на розвиток і, можливо, підтримку вагінальних внутрішньом’язових масивів. 37 Механізми, що лежать в основі механосенсорних функцій ICC, не ясні, але, ймовірно, включають експресію механочутливих іонних каналів. 38

Порушення функції стравоходу

Зазвичай дисфагію та печію згадують як симптоми діабетичної гастроентеропатії. 2, 6 Транзит стравоходу може затримуватися через зменшення перистальтики, а нижній тонус нижнього стравохідного сфінктера знижений. В Ж/В v у мишей, яким не вистачає внутрішньом’язової ІКК у шлунку, тонус нижнього стравохідного сфінктера та всього проксимального відділу шлунка знижується на 34, 39, 40, і є дані про порушення нітрергічної гальмівної нервово-м’язової нейромедіації. 34 Однак було показано, що відбувається розслаблення у відповідь на ковтання. 39 в Ws/Ws у щурів, у яких також відсутня внутрішньом’язова ІКК в проксимальному відділі шлунка, нижній стравохідний сфінктер не був гіпотензивним, як у Ж/В v миші, але, швидше, виявляли вищий базальний тонус і спонтанну скорочувальну активність. 41 Повідомлялося про ультраструктурні пошкодження та втрату внутрішньом’язової ІКК стравоходу при ахалазії 29, але не при цукровому діабеті. Тому роль ICC в останньому залишається невизначеною.