Los islotes pancreáticos o islotes de Langerhans son estructuras formadas por cúmulos densos y compactos de células con función exclusivamente endócrina, del páncreas, que se encargan de producir hormonas como la insulina y el glucagón. El islote ha sido descrito como un mini-órgano complejo, compuesto por un ensamblaje de células endócrinas, y con otras células de apoyo, que controlan la homeostasis de la glucosa en sangre. En el humano se calcula en ~1millón () el número de islotes en el páncreas. Cada islote está formado por ~1000 células endócrinas de diferente tipo: células alfa (α), células beta (β), células delta (δ), células gama (γ), células G y células epsilon (ε).Por el contrario, los acinos del páncreas son las glándulas de secreción externa (exócrinas) del páncreas, encargadas de secretar enzimas dentro del tubo digestivo.
Historia En 1869 Paul Langerhans publicó en su Tesis el descubrimiento microscópico de acúmulos de células dentro del páncreas:
En 1893 Edouard Laguesse los llamó «islotes de Langerhans» en reconocimiento a su descubridor. En 1968 Dean y Matthews por primera vez, atravesaron islotes de ratón intactos con electrodos intracelulares afilados y reportaron la actividad eléctrica de las células pancreáticas.
Estructura thumb|300px|Reconstrucción 3D de un islote pancreático de rata coloreado.Los vasos sanguíneos en rojo y los nervios en blanco. Los acúmulos de células endócrinas del páncreas forman pequeños racimos o islotes, dispersos por todo el órgano. Las células ubicadas en el interior de los islotes, se encuentran densamente empaquetadas. Esta disposición hace que el #Espacio intercelular sea escaso entre los diferentes tipos de células. Las células endócrinas del islote se presentan como un ensamblaje ordenado, en el cual las células secretoras interactúan, para mantener una salida hormonal óptima.20px|. Hay más de un millón (hasta 3 millones ) de tales islotes en el páncreas humano normal. 65x65px|. Los islotes están compuestos además por células vasculares (células endoteliales, pericitos), eritrocitos, células del estroma (fibroblastos), células inmunitarias (granulocitos, linfocitos, macrófagos, células dendríticas) y células nerviosas (neuronas). 65x65px|.
Microaquitectura Los Islotes pancreáticos tienen un tamaño entre 100-500micrómetros (μm) y cada uno agrupa ~1000 células endócrinas de diferente tipo.
thumb|izq|300px|El Islote se ve más claro y delimitado.Tinción H&E. En los cortes teñidos con H&E, tienen el aspecto de islotes irregulares de color rosa pálido, distribuidos extensamente entre un mar de acinos exocrinos de color más oscuro. Para identificar los diferentes tipos de células insulares se necesitan métodos de tinción especial como el de Gomori o tinción mediante inmunohistoquímica o inmunofluorescencia.
En el Islote pancreático la proporción de las diferentes células endócrinas varía según la especie. La localización tridimensional de las células dentro del islote también es diferente.65x65px|. Gran parte de estas células endócrinas son llamadas células β (beta) relativamente pequeñas y de color azul. En grupos pequeños alrededor de las células beta, se identifican células de mayor tamaño, de color rosa que son denominadas células α (alfa). Además, los islotes poseen también células delta (δ), células F, PP ( γ) y epsilon (ε), células G. Las células beta son las más comunes y las epsilon las más raras. La arquitectura espacial de los tipos de células endócrinas dentro del islote es importante para su función, ya que la conexión intercelular y la señalización parácrina entre células optimizan la secreción de hormonas.
Espacio intercelular Dentro de los islotes, el intersticio es un espacio crucial para el diálogo entre las células y para la transducción de señales. Se muestra como un «canalículo» o espacio intercelular común, en ubicación opuesta a los capilares, formado por tres o cuatro células adyacentes, y que se encuentra recubierto con microvellosidades.18px Dentro de este espacio, emerge la cilia primaria desde las células, como una estructura especializada que media esos procesos. 65x65px|.
Islotes murinos Los islotes de ratón/rata muestran una arquitectura típica de dos zonas homogéneas núcleo y manto, con células β agrupadas en el centro, rodeadas por un manto delgado de células α y δ. Islotes humanos En los islotes pancreáticos humanos las células β están entremezcladas (heterogéneas) con las células α, δ, G, γ y ε. 60px|.60px|.65x65px|.
*Composición celular de los Islotes del páncreas Células Alfa (α) glucagón Células beta (β) insulina Células delta (δ)somatostatina Células gama (γ, F, PP) polipéptido pancreático Células (G) gastrinaCélulas epsilon (ε)grelina Murinos 15% 75% 10% 5% - 1% Humano 33-46% 34.4 ±2.5% 48-60%53.9 ±2.5% 8-12% 10.4 ±0.9% 2%- ----
Las sustancias que producen cada una de estas células son: thumb |left |300px|Islote pancreático humano, con tinción múltiple mediante Inmunohistoquímica. Glucagón (células alfa en rojo), insulina (células beta en verde), somatostatina (células delta en blanco) y ADN de núcleos (azul). Células alfa (α): producen la hormona polipeptídica glucagón. Células beta (β): producen las hormonas polipeptídicas insulina y amilina (a una razón de 100:1 respectivamente). Células delta (δ): producen el péptido somatostatina. Células gama ( γ) F: producen un polipéptido pancreático que inhibe las secreciones exocrinas del páncreas y la motilidad del estómago y del intestino. Células G: producen la hormona polipéptida gastrina que estimula la producción de HCl por las células parietales del estómago. Células epsilon (ε): producen la hormona grelina. 60px|. 60px|.
Circulación en el islote
Los islotes representan solamente 1-2% del total de la masa pancreática, pero están densamente vascularizados y abastecidos por 5-15% del flujo sanguíneo que ingresa al páncreas.65x65px|.
thumb|220px |Capilares en un islote pancreático aislado. Se ven como bucles y ovillos blancos. Los islotes están irrigados por arteriolas, procedentes del estroma circundante. El tamaño del islote entre 50-100micrómetros (µm) determina el diámetro de la arteriola aferente. La arteriola al entrar en el islote se divide en capilares. El lecho capilar del islote pancreático muestra una disposición en ovillos y bucles cercanamente enrollados. La vasculatura capilar es densa y se compone de células endoteliales que son delgadas y muy fenestradas. El escaso tejido fibroso/conjuntivo que forma la matriz extracelular rodea el islote y acompaña las arteriolas y las vénulas.65x65px|.
Linfáticos en el islote Durante años se había considerado que los islotes carecían de vasos linfáticos funcionales.
Los vasos linfáticos que rodean algunos de los islotes, penetran en ellos solo en el hilio. Los linfáticos peri-islotes e intra-islotes podrían participar en la regulación de la inflamación, un hecho común en la diabetes.
Los estudios muestran que los vasos linfáticos (en ratones no diabéticos) están adyacentes a los islotes inflamados, y también se encuentra una red linfática funcional en los islotes que son trasplantados.65x65px|.
Inervación del islote thumb|300px|Inervación de los Islotes pancreáticos.
Los islotes están inervados por nervios colinérgicos simpáticos, adrenérgicos y parasimpáticos. 60px|. Los nervios extrapancreáticos se proyectan directamente a los islotes pancreáticos o bien convergen en los ganglios intrapancreáticos.65x65px|. Inervación pancreática intrínseca es una red de neuronas pancreáticas, que se agrupan para formar ganglios pancreáticos y envían proyecciones amielínicas a sus objetivos en el páncreas endocrino y exocrino. Los ganglios están dispersos por el parénquima pancreático y los espacios interlobulillares, pero también están presentes alrededor de los islotes pancreáticos, donde forman complejos neuroinsulares. 65x65px|. Pocos axones colinérgicos parasimpáticos parecen penetrar en el islote humano y las fibras simpáticas inervan preferentemente las células del músculo liso de los vasos sanguíneos ubicados dentro del islote. 60px|.
Genética celular La Ontogenia de los diferentes tipos de células de los islotes se ha estudiado ampliamente en ratones, donde los progenitores endocrinos comienzan a expresar ARX o PAX4, empujando su especificación hacia el destino de las células α o β. Los factores de transcripción específicos del tipo de célula guían a las células hacia la maduración. Para las células α, los factores de transcripción incluyen: MAFB, IRX2 y BRN4. Son factores de transcripción clave para la maduración de las células β: PDX1, MAFA y NKX6.1.
El desarrollo de la secuenciación de ARN de una sola célula (scRNA-Seq en inglés) permite perfilar el contenido de ARNm de células individuales de tejidos heterogéneos. Ofrece una oportunidad para caracterizar mejor las identidades celulares de las diferentes células de los islotes pancreáticos humanos. Los conjuntos de genes definen con precisión los diferentes tipos de células de los islotes. 65x65px|.
Los genes relacionados con las células α: GCG, ARX, FEV y TM4SF4. Los genes clave relacionados con las identidades de las células β: INS, IAPP, DLK1 y RBP4. Los genes relacionados con las células γ: PPY, ID2, ETV1. Genes clave relacionados con las identidades de las células δ: SST, RBP4, HHEX, LEPR.
Fisiología de los islotes
Cada islote es una red densamente empaquetada de células, compuesta por varios tipos celulares con una función endócrina que controla a nivel corporal: la homeostasis de la glucosa, el metabolismo y el comportamiento alimentario. thumb|300px|Adhesión y comunicación entre células. Los islotes basan su funcionalidad en una variedad de señales quimiotácticas y de adhesión, para establecer y organizar las relaciones intercelulares. El contacto físico y las señales secretadas entre ciertos tipos de células optimizan la secreción de hormonas.65x65px|. 65x65px|. El islote pancreático funciona como un solo órgano con señalización coordinada de manera estrecha entre los diferentes tipos de células. Esta red permite la respuesta a los cambios en la glucosa en sangre y a las señales dentro del mismo islote (a través de uniones comunicantes o señalización parácrina) e impulsos nerviosos extrínsecos, de manera rápida y sensible. Dentro de la estructura del islote, las hormonas forman una complicada red de funciones paracrinas, a las que se suman moléculas de señalización secundarias, que regulan la función y la supervivencia de las células.
Electrofisiología
Los primeros estudios de electrofisiología en islotes de ratón intactos, atravesados con electrodos, decribieron la actividad eléctrica compuesta, producida por las células beta, que ocupan el sector central. En condiciones normales, la actividad eléctrica del islote aislado se registra definida, periódica, y estable durante largos períodos de tiempo. En condiciones basales se registran potenciales en picos sincronizados de hasta 0,5mV de amplitud, con 200-1000milisegundos (ms) de duración y una frecuencia estable de 0,5-2Hertz (Hz).20px|.
En células aisladas de islotes de ratones, ratas, conejillos de indias y humanos, los estudios han revelado que son eléctricamente excitables y que contienen una serie de canales iónicos dependientes e independientes del voltaje en su membrana plasmática. 65x65px|. En islotes humanos y de ratón, la actividad eléctrica de las células β dentro de un islote, que determina la secreción de insulina, experimenta oscilaciones rápidas (períodos de decenas de segundos) y lentas (períodos de varios minutos) en respuesta a un estímulo de glucosa. 65x65px|.
El sistema nervioso autónomo regula la secreción de hormonas del páncreas endócrino, y por eso, afecta el metabolismo de la glucosa. Los sistemas nerviosos parasimpático y sistema nervioso simpático inervan directamente el islote pancreático.