CC BY
33
Научни трудове на Съюза на учените в България-Пловдив, серия Г.Медицина, фармация и дентална медицина т. XVIII. ISSN 1311-9427. Научна сесия „Медицина и дентална медицина", 5 - 6 ноември 2015. Scientific works of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series G. Medicine, Pharmacy and Dental medicine, Vol. XVIII, ISSN 1311-9427 Medicine and Dental medicine Session, 5-6 November 2015.
СЕРОТОНИН И ГРЕЛИН - НЕВРОМЕДИАТОРИ И ГАСТРОИНТЕСТИНАЛНИ ХОРМОНИ
Надя Иванова Пенкова1, Ангел Димитров2, Пепа Косева Атанасова1 1Катедра Анатомия, хистология и ембриология, МУ Пловдив 2Секция по професионални заболявания, Втора катедра по вътрешни болести, МУ Пловдив
Abstract Enteroendocrine cells regulate the digestive processes in the gastrointestinal tract, GIT. They are also involved in the regulation of metabolic processes in other organs and systems. These cells have not only the endocrine, but also receptor functions. Their products influence the behavioral responses and are related to cognitive processes, memory and intellect. The aim of this study is to investigate the morphological structure and localization of the serotonin and ghrelin producing cells in the GIT. Biopsy specimens from stomach and duodenum are investigated by electron microscopy and immunohistochemical reactions for the presence of serotonin and grelin. We establish the presence of a serotonine and ghrelin-producing cells in the covering epithelium and in the glands. Electron microscopic study provides the morphological characteristics of enteroendocrine cells, several types: EC1; EC2; G, and X / A cells like. These cells are suspected ghrelin producing cells.
Резюме Ендокринните клетки от гастроинтестиналния тракт, ГИТ участват в регу-лацията както на храносмилателните процеси, така и на метаболитните процеси в други органи и системи. Освен ендокрини, тези клетки имат и рецепторни функции. Техните продукта повлияват сложни поведенчески реакции, имат отношение към когнитивните процеси, памет, интелект. Целта на настоящото изследване е да се проучи морфологичната структура и локализацията на серотонин и грелин продуциращи клетки в ГИТ. Биопсичен материал от лигавица на стомах и дуоденум се проучват чрез електронен микроскоп и имунохистохимични реакции за серотонин и грелин. Установяме наличие на серотонин- и грелин-продуциращи клетки в покривния епител и жлезите. Електронно-микроскопското проучване дава морфологичната характеристика на няколко типа ентероендокринни клетки: ЕС1; ЕС2; G, и X/A like клетки, които са са предполагаеми грелин-продуциращи клетки.
Въведение Развитието на съвременната медицина налага промяна във възгледите за строежа и функциите на човешкия организъм в норма и патология. Под застиналата анатомична структура и йерархия на органите и системите са разкриват сложни регулаторни механизми, които налагат холистичен подход при научните изследвания и терапия. Пример за такъв подход са проучванията върху Дифузната невроендокринна система DENS. Секреторните продукта на клетките от DENS на територията на ЦНС са невромедиятори, а в периферията - хормони. Най-голямо звено на DENS представляват ендокринните клетки от ГИТ. В него се съдържат повече ендокринни клетки, отколкото във всички ендокринни жлези, взети заедно. Наричат се ентероендокринни клетки и са обособени в гастро-енте-
ро-панкреатичната ендокринна система /ГЕПЕ/. ГЕПЕ система осигурява функционалната пластичност на ГИТ при процесите на смилане, транспорт и резорбция на хранителните вещества в различните му отдели. Най-новите проучвания върху ГЕПЕ система показват, че ендокринните клетки участват в регулацията както на храносмилателните процеси, така и на метаболитните процеси в други органи и системи. Освен ендокрини, тези клетки имат и рецепторни функции, техните продукти повлияват сложни поведенчески реакции, имат отношение към когнитивните процеси, памет, интелект.
Цел Целта на настоящото изследване е да се проучи морфологичната структура и локализацията на серотонин и грелин продуциращите клетки в ГИТ.
Материал и методи Биопсичният материал от лигавица на стомах (corpus et antrum) и дуоденум на човек е взет чрез фиброгастроскопично изследване на 6 пациента от женски пол на възраст 45-72 години в Клиниката по Гастроентерология при МБАЛ „Св. Георги" гр. Пловдив. Материалът за електрономикроскопското проучване се фиксира в 4% глутар алдехид, с последваща постфиксация в 4% OsO4. Наблюдението и микрофотографиите се извършват на ТЕМ 'Philips CM 12'. Материалът се проучва и имунохистохимично по ABC метода с първичното антитяло за серотонин (rabbit polyclonal antibody MAB352 srotonin, Chemicon USA) в разреждане 1: 200 и за грелин (rabbit polyclonal antibody Ghrelin - Santa Cruz Biotechnology USA) в разреждане 1: 100 Резултати
Серотонин продуциращи клетки - ентероендокринни клетки от ЕС тип Електронно-микроскопска характеристика Ентероендокринните клетките от ЕС-тип имат полиморфни секреторни гранули. Те са пръчковидни или биконкавни и имат тясно, светло хало. Секреторният продукт е с висока електронна плътност. Гранулите на клетките от ЕС1-тип са полиморфни, издължени, с размери 200 - 300 nm. Съдържат серотонин и субстанция Р (фиг. 1.). ЕС2-тип имат цитоплазма, изпълнена с овални или неправилни гранули, с размери 200 - 400 nm. Те съдържат серотонин и мотилин (фиг. 2.).
Фиг. 1. Биопсичен материал от корпусна лигавица на стомах. Фрагмент от ЕС1 клетка. ТЕМ. Микр. увл. х 5000; фотогр. увл. х 25000.
Фиг. 2._Биопсичен материал от антрална лигавица на стомах. Фрагмент от базална част на ЕС2 клетка. ТЕМ. Микр. увл. х 5000; фотогр. увл. х 25000.
Имунохистохимична реакция за серотонин
Имунохистохимичното проучване установява наличие на значителен брой серотонин-позитивни клетки в областта на корпуса и в антрума на стомаха. Едни от тях са равномерно разпръснати сред клетките на покривния епител. Други са локализирани в шийката и тялото на главните жлези, §11. gastricae ргарпае в корпуса, както и в пилорните жлези, gИ. ру1опсае от антралната част на пилора (фиг. 3.).
Фиг 3. Биопсичен материал от антрална лигавица. Позитивна реакция за серотонин в ЕС клетки в покривния епител и в пилорните жлези. ИХХ. Парафинов препарат. Увл. х 20.
Грелин-продуциращи клетки Електронно-микроскопска характеристика_Ентероендокринният тип клетки, които продуцират грелин все още не е известен. Според едни автори той се произвежда от клетки тип А според други от тип G, ECL, ЕС, или X /А-like клетките.
Според други автори този хормон се образува от нов, неизвестен тип клетки. Освен представените ЕС клетки, нашето проучване установи и клетки от G и X /А-like тип Ентероендокринните клетки от G-тип притежават кръгли или овални секреторни гранули. Диаметърът на гранулите е от 180 до 300 nm. Те съдържат дребногранулиран матрикс с различна електронна плътност, чийто секреторен продукт е гастрин (фиг. 4.). Ентероендокринните клетки от Х-тип (А-like cells) имат плътни кръгли гранули със среден диаметър от 250 nm. Специфичен белег е наличието на гранули с ексцентрична плътна сърцевина и широко хало под грануларната мембрана. Секреторният продукт не е известен. Едни автори ги оприличават на А клетките, секретиращи глюкагон, а други на F клетките, също с неизвестен секреторен продукт. (Фиг. 5.)
Фиг. 4. Биопсичен материал от антрална лигавица на стомах. Фрагмента от G клетка. ТЕМ. Микр. увл. х 2950; фотогр. увл. х 14750.
Фиг. 5. Биопсичен материал от корпусна лигавица на стомах. Фрагмента от клетка от Х(А-Ике)-тип. ТЕМ. Микр. увл. х 5000; фотогр. увл. х 25000
Имунохистохимична реакция за грелин
Клетки с положителна експресия на грелин се установяват само в биопсичния материал от корпуса на стомаха. По хода на всяка жлеза, предимно в областта на нейното тяло, по-рядко в областта на дъното, се наблюдават клетки с наличие на черни гранули в цитоплазма-та (фиг. 6.).
Фиг. 6. Биопсичен материал от корпус на стомах. Главни жлези - плътно разположени, успоредни една на друга. Грелин-позитивни клетки предимно в областта на тялото, по-рядко в дъното на жлезите. ИХХ. Парафинов препарат. Увл. х 10. Обсъждане
Общото количество серотонин в човешкия организъм е около 10 ^g. 95% от него се намира в гастроинтестиналния тракт.
90% от това количество се съдържа в ентероендоклинните ЕС клетки от покривния епител и жлезите, минимално количество - в нервните влакна и невроните от ганглиите на pl. myentericus и pl. submucosus [1]. 10% от серотонина в ГИТ се съдържа в мастоцитите от стената на ГИТ. Останалите 5% от общото количество серотонин в организма се намират в тромбоцитите и ЦНС. ЕС клетките експресират широк спектър от рецептори, чрез които се стимулира или инхибира тяхната активност. Установени са: адренорецептори (а2а, а2в, в1 и в2), мускаринови и GABA -ергични рецептори, рецептори за никотин, ацетилхолин и серотонин. Интересна находка е уста-новяването на олфакторни и вомеро - назални рецептори като: OL1, QTL, HGL, EVA и SCR, както и рецептори за феромони (putative pheromone receptor). Това предполага, че ЕС клетките могат да анализират химусни сигнали, подобно на интраепителните рецептори във въздухоносни-те пътища и кръвоносната система. Грелинът е олигопептид от 28 аминокиселинни остатъка, изолиран за първи път от плъши стомах. Първото съобщение за него е от Masayasu Kodzima и сътрудници през 1999 г.. Основните функции на грелина са две. Чрез свързване с специфични рецептори в ядрата на diencephalon, грелинът участва във формирането на острото чувство на глад. Чрез рецептори в аденохипофизата той освобождава секрецията на растежния хормон. Рецептори за грелин са установени в редица структури на ЦНС. Те се експресират в nucleus arcuatus и латералния хипоталамус [2]. В nucleus arcuatus се свързва с орексигенния невропептид - Y (NPY) [3]. В лимбичната система грелинът активира холинергични и допаминергични неврони, които имат отношение към наградното поведение, а също пристрастяването към храна, алкохол и наркотици [4,5]. Рецептори за грелин са експресирани и в hyppocampus, където той има отношение към когнитивните процеси, адаптацията към променящите се условия на средата и процесите на обучение и памет [6].
Заключение
В биопсиите от стомах и дуоденум се установява наличие на серотонин и грелин продуциращи клетки. Електрономикроскопското проучване дава морфологичната характеристика на няколко типа ентероендокринни клетки: ЕС1; ЕС2; G, и X/A like клетки. Всички тези типове са предполагаеми грелин-продуциращи клетки. Имунохистохимичното проучване установява локалицацията на клетките секретиращи серотонин и грелин в покривния епител и в стомашните и дуоденалните жлези.
Библиография
1.Kidd M, Modlin I, Gustafsson B, Drozdov I, Hauso O, Pfragen R. The luminal regulation of normal and neoplastic human EC cell serotonin release is mediated by bile salts, amines, tastants and olfactants. Am J Physiol Gastrointest Liver Phisiol. 2008;295:260-72.
2.Chartel N., Kojiwa M, Kandawa K, Vaudry H. Immunohistochemical localization and biochemical characterization of the frog Rana esculenta. J. Comp. Neurol. 2002;450(1):34-44.
3.Fukumoto K, Nakahara K, Katayama T, Miyazatao M, Kangawa K, Murakami N. Synergistic action of gastrin and ghrelin on gastric acid secretion in rats, Biochemical and Biophysical Research Communications. 2008;374:60-63.
4.Olszewski PK, Li D, Grace MK, Billington CJ, Kotz CM, Levine AS.. Neural basis of orexigenic effects of ghrelin acting within lateral hypothalamus. Peptides. 2003;24(4):597-602.
5.Landgren S, Engel JA, Hyytia P, Zetterberg H, Blennow K, Jerlhag E. Expression of the gene encoding the ghrelin receptor in rats selected for differential alcohol preference. Behav Brain Res. 2011;221(1):182-8.
6. Senior K., Parkinson disease: Could ghrelin be a novel treatment for PD? Nature Reviews Neurology. 2010;1:1- 6.
