Distribution of vimentin in the human pancreatic islets in type 2 diabetes



Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

BACKGROUND: The expression of an intermediate filament protein vimentin has been detected in pancreatic islet cells of persons with type 2 diabetes (T2D). Some authors suggest that vimentin is expressed in differentiating β-cells during restoration of their mass in diabetes. According to an alternative hypothesis, activation of vimentin expression occurs in β-cells undergoing dedifferentiation and reprogramming into α-cells leading to a decrease of β-cell mass and development of diabetes. However, there are no studies simultaneously evaluating the distribution of vimentin and alterations in the endocrine pancreas in T2D.

AIM: The aim of the study was to compare the distribution of vimentin in the human pancreatic islets with the characteristics of the endocrine pancreas in T2D and in the absence of carbohydrate metabolism disorders.

METHODS: Pancreatic autopsy samples from 13 persons with T2D and 9 persons without carbohydrate metabolism disorders (comparison group) were investigated using double immunofluorescent staining with antibodies to vimentin and either insulin or glucagon, morphometric methods, and statistical analysis.

RESULTS: Vimentin-positive cells some of which simultaneously contained insulin or glucagon were detected in the pancreatic islets of persons with T2D, as well as in the absence of carbohydrate metabolism disorders. It was quantitatively shown, that all parameters reflecting the distribution of vimentin (the percentage of islets containing vimentin-positive cells; average number of vimentin-positive cells per islet; the proportion of vimentin-positive cells containing insulin or glucagon) were increased in persons with T2D. Along with this, the relative area of α-cells was increased and the β-cell to α-cell ratio was decreased in persons with T2D.

CONCLUSION: Thus, an increase in the number of vimentin-positive cells in the pancreatic islets of persons with T2D was associated with an increase of the relative area of α-cells. Based on these results and the literature data, it can be assumed, that activation of vimentin expression in islet cells is related with the impact of hyperglycemia or other metabolic factors associated with diabetes, and, probably, reflects the processes of dedifferentiation and reprogramming of islet cells that are triggered in diabetes.

Full Text

Обоснование

Белок промежуточных филаментов виментин служит маркером клеток с мезенхимальным фенотипом и обычно не используется в исследованиях эндокринного отдела поджелудочной железы. Однако в ряде работ установлено, что виментин может экспрессироваться в эпителиоцитах протоков и эндокринных клетках (β и α) островков поджелудочной железы при ее развитии и регенерации [1-4], а также при сахарном диабете 2 типа (СД2) [5-7].

Причины появления виментин-положительных эндокринных клеток при СД2 до конца не ясны. По мнению ряда авторов, экспрессия виментина может наблюдаться в ходе дедифференцировки эпителиоцитов протоков в прогениторные клетки и их последующей дифференцировки в β-клетки при возобновлении их массы у больных диабетом [3, 5]. В пользу этой гипотезы свидетельствуют результаты исследований на млекопитающих (мышь, крыса, овца), демонстрирующие, что виментин экспрессируется в эпителиальных клетках протоков и некоторых β- и α-клетках при развитии и регенерации поджелудочной железы [1-4]. Причем в части этих клеток одновременно экспрессируются маркеры пролиферации (PCNA, Proliferating cell nuclear antigen) и транскрипционные факторы Pdx1 (Pancreatic and duodenal homeobox 1), Ngn3 (Neurogenin 3) [3, 8]. При развитии поджелудочной железы Pdx1 играет ключевую роль в образовании дорсального и вентрального зачатков и, позднее, в созревании β-клеток. Экспрессия Ngn3 необходима для дифференцировки всех типов эндокринных клеток. Многие авторы рассматривают присутствие клеток, коэкспрессирующих виментин с маркерами эпителиальных клеток (цитокератин 20, Е-кадгерин, бета-катенин) и гормонами эндокринных клеток (инсулином, глюкагоном), как доказательство участия процессов эпителиально-мезенхимальной трансформации (ЭМТ) и мезенхимально-эпителиальной трансформации (МЭТ) в морфогенезе поджелудочной железы и, в частности, ее эндокринного отдела [2, 5, 9]. Процесс ЭМТ широко распространен в биологии развития и заключается в выселении мигрирующих мезенхимальных клеток из эпителия [9, 10]. МЭТ является обратным процессом и заключается в агрегации мезенхимальных клеток в эпителиальные структуры [9]. Способность эпителиальных клеток к выселению, миграции и агрегации лежит в основе многих эмбриологических (гаструляция, формирование нервного гребня, развитие сердца и почек, сомитогенез) и патологических (регенерация тканей, заживление ран, фиброзы, метастазирование опухолей) процессов [9]. Считается, что при развитии поджелудочной железы процессы ЭМТ и МЭТ лежат в основе одного из механизмов образования панкреатических островков и нарастания массы эндокринных клеток – выселения клеток-предшественниц из эпителия протоков, их последующей миграции и агрегации в островки [1, 9, 11]. Таким образом, активация экспрессии виментина в эпителиоцитах протоков и эндокринных клетках поджелудочной железы при СД2 может свидетельствовать о регенерации массы β-клеток в ответ на увеличение потребности в инсулине.

В других исследованиях показано, что в островках поджелудочной железы лиц с СД2 присутствуют клетки, коэкспрессирующие виментин с инсулином, виментин с глюкагоном и инсулин с глюкагоном [6, 7]. В связи с чем высказано предположение, что экспрессия виментина может наблюдаться при дедифференцировке β-клеток в незрелые фенотипы и их перепрограммировании в α-клетки, что приводит к снижению массы β-клеток, нарастанию дисфункции островков и возникновению диабета [6, 7].

Однако исследования, оценивающие взаимосвязь между нарастанием количества виментин-положительных эндокринных клеток и состоянием эндокринного отдела поджелудочной железы, ранее не проводились.

Цель

Цель данного исследования – сопоставить распределение виментина в панкреатических островках людей при сахарном диабете 2 типа и в отсутствии нарушений углеводного обмена с характеристиками эндокринного отдела поджелудочной железы.

Материалы и Методы

Исследован аутопсийный материал поджелудочной железы 13 лиц (возраст 42-82 года), страдавших СД2, и 9 лиц (возраст 61-88 лет) без нарушений углеводного обмена (группа сравнения) из коллекции лаборатории развития нервной системы НИИМЧ им. ак. А.П. Авцына. Проведение исследования было одобрено локальным этическим комитетом Научно-исследовательского института морфологии человека им. ак. А.П. Авцына (Протокол №33(9) от 07 февраля 2022 года). Данные о половозрастных характеристиках лиц с СД2 и из группы сравнения представлены в дополнительной таблице 1. Кусочки из тела поджелудочной железы размером 1х1х0,5 см фиксировали в нейтральном формалине (4% параформальдегид на 0,1М фосфатном буфере, рН 7,0–7,4) (Биовитрум) не позднее чем через 8 часов после смерти, обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и диоксане, заливали в парафин и готовили серийные срезы толщиной 7 мкм.

На парафиновых срезах проводили реакции двойного иммунофлуоресцентного окрашивания с использованием следующих комбинаций антител: кроличьи моноклональные антитела к виментину (1:50, Thermo Fisher Scientific Inc., Кат. № RM-9120-S1) + мышиные моноклональные антитела к инсулину (1:1000, Sigma, Кат. №I2018); кроличьи моноклональные антитела к виментину (Thermo Fisher Scientific Inc., Кат. № RM-9120-S1) + мышиные моноклональные антитела к глюкагону (1:1000, Sigma, Кат. № G2654). При проведении реакций срезы депарафинировали, регидратировали и инкубировали с 10% раствором нормальной козьей сыворотки (Santa Cruz Biotechnology) в трис-буферном растворе, содержащем 0,1% Tween20 (TBST) (Thermo Fisher Scientific Inc.) для блокировки неспецифического связывания. Первичные антитела разводили в 10% растворе нормальной козьей сыворотки в TBST и инкубировали со срезами в течение 12 часов при +4оС. В качестве вторичных антител применяли AlexaFluor®488 goat anti-mouse IgG (H+L) (1:200, Thermo Fisher Scientific Inc., Кат. № A11029) и AlexaFluor®555 goat anti-rabbit IgG (H+L) (1:200, Thermo Fisher Scientific Inc., Кат. № A21429). Вторичные антитела разводили в TBST и инкубировали со срезами в течение 2 часов при комнатной температуре. Для заключения срезов применяли среду, содержащую DAPI (Fluoroshield™ with DAPI) (Sigma, Кат. № F6057). В каждую реакцию для каждого образца включали негативные контроли, в которых первичные антитела заменяли 10% раствором нормальной козьей сыворотки в TBST.

Полученные препараты анализировали при помощи флуоресцентного микроскопа (Микромед 3 ЛЮМ LED), оснащенного видеокамерой (Toupcam) и соответствующим программным обеспечением (ToupView 3.7).

Морфометрический анализ проводили в программе Image Scope M (Системы для микроскопии и анализа, Москва, Россия). Изображения для анализа получали с 8 срезов на образец (4 среза, окрашенных антителами к виментину и инсулину; 4 среза, окрашенных антителами к виментину и глюкагону); интервал между срезами составлял 200-210 мкм. Для каждого образца не менее чем в 40 непересекающихся кадрах при увеличении х100 измеряли плотность распределения панкреатических островков (количество островков в кадре), относительную площадь β- и α-клеток (процент площади среза, занимаемый окрашенной цитоплазмой β- или α-клеток), измеряли диаметр (расстояние по наибольшей оси) каждого островка в кадре. Затем вычисляли среднее значение для каждого параметра. Для оценки распределения виментина анализировали по 50 панкреатических островков на срезах, окрашенных антителами к виментину и инсулину, и 50 панкреатических островков на срезах, окрашенных антителами к виментину и глюкагону, на образец при увеличении х200. Для каждого островка отмечали наличие/отсутствие виментин-положительных клеток, подсчитывали количество виментин-положительных клеток, количество виментин-положительных клеток, содержащих инсулин, количество виментин-положительных клеток, содержащих глюкагон, а затем вычисляли процент островков, содержащих виментин-положительные клетки, среднее количество виментин-положительных клеток на островок, процент виментин-положительных клеток, содержащих инсулин, и процент виментин-положительных клеток, содержащих глюкагон.

Статистическую обработку данных проводили с использованием программного обеспечения Statistica 10 (Statsoft Inc., Талса, США). Поскольку количество наблюдений в исследуемых группах различалось, а распределение исследуемых параметров отличалось от нормального, для сравнения исследуемых параметров применяли непараметрический критерий – U-тест Манна-Уитни. Данные представляли как медиану и верхний и нижний квартили (Me:q1-q3). Критический уровень значимости в данном исследовании принимался равным 0,05.

Результаты

Во всех исследованных образцах поджелудочной железы лиц с СД2 в панкреатических островках обнаружены крупные клетки с яркой иммуноположительной реакцией на виментин (рис. 1). Эти клетки располагались на периферии панкреатических островков или вблизи капилляров, часто контактировали с гормон-положительными клетками, и отличались от виментин-положительных эндотелиальных клеток и клеток соединительной ткани по форме и распределению иммунореактивности к виментину. Стромальные клетки были преимущественно удлиненной, реже овальной формы, с тонким ободком цитоплазмы вокруг ядра и длинными отростками; положительное окрашивание на виментин наблюдалось в цитоплазме вокруг ядра и в отростках. Кроме того, в строме железы присутствовали полигональные клетки с отростками, в которых при реакции на виментин окрашивались разнонаправленные филаменты в цитоплазме. В уплощенных эндотелиоцитах, образующих выстилку сосудов, окрашивание на виментин наблюдалось в цитоплазме. В составе панкреатических островков, наряду со стромальными и эндотелиальными клетками, присутствовали виментин-положительные клетки, характерными морфологическими отличиями которых были их округлая, овальная или полигональная форма, обильная цитоплазма вокруг ядра, и отсутствие отростков. В большинстве таких клеток иммунореактивность к виментину была равномерно распределена в цитоплазме. В некоторых клетках выявлялись только виментин-положительные филаменты в отдельных участках цитоплазмы. В части виментин-положительных клеток обнаружена колокализация виментина с инсулином (рис. 1 a–c) или глюкагоном (рис. 1 d–f). Сходные виментин-положительные клетки, часть из которых одновременно содержат инсулин или глюкагон, присутствовали и в панкреатических островках у лиц из группы сравнения. Однако в панкреатических островках у лиц из группы сравнения виментин-положительные клетки встречались реже, чем у лиц с СД2.

Для подтверждения качественных наблюдений был проведен количественный морфометрический анализ. Средние значения исследованных морфометрических параметров в каждом случае представлены в дополнительной таблице 1. Медианы и межквартильный интервал исследованных параметров в группе лиц с СД2 и группе сравнения представлены в дополнительной таблице 2. В результате установлено, что все параметры, отражающие распределение виментина в панкреатических островках (процент островков, содержащих виментин-положительные клетки; среднее количество виментин-положительных клеток в островке; процент виментин-положительных клеток, содержащих инсулин; процент виментин-положительных клеток, содержащих глюкагон) в группе лиц с СД2 были достоверно выше, чем в группе сравнения (дополнительная таблица 2, рис. 2). Необходимо отметить, что в большинстве виментин-положительных клеток реакция на инсулин и глюкагон была иммунонегативной. Доля виментин-положительных клеток, содержащих инсулин, и виментин-положительных клеток, содержащих глюкагон, составляла 24.5% и 20.4% соответственно в группе лиц с СД2, и 13.6% и 12.9% соответственно в группе сравнения.

При анализе характеристик эндокринного отдела поджелудочной железы установлено, что плотность распределения панкреатических островков, средний диаметр панкреатических островков и относительная площадь β-клеток у лиц с СД2 не отличались от таковых в группе сравнения (дополнительная таблица 2, рис. 3 a–c). При этом у лиц с СД2 выявлено достоверное повышение относительной площади α-клеток (дополнительная таблица 2, рис. 3 d) и соответствующее снижение отношения  β-клеток к α-клеткам (дополнительная таблица 2, рис. 3 e). На морфологическом уровне повышение относительной площади α-клеток проявлялось присутствием в ткани железы большого количества панкреатических островков, в которых существенно преобладали глюкагон-положительные α-клетки (рис. 1 d–f).

Обсуждение

В результате проведенного исследования показано, что виментин-положительные клетки, часть из которых содержат инсулин или глюкагон, присутствуют в панкреатических островках как у лиц СД2, так у лиц, не страдавших нарушениями углеводного обмена. Полученные количественные данные позволяют сделать вывод о том, что при СД2 количество виментин-положительных клеток нарастает. Наряду с этим, в эндокринном отделе поджелудочной железы, при неизменном размере панкреатических островков, плотности их распределения и относительной площади β-клеток, наблюдается нарастание относительной площади α-клеток.

Данные литературы об экспрессии виментина в поджелудочной железе человека немногочисленны и достаточно противоречивы. По мнению ряда авторов, экспрессия виментина в эндокринных клетках наблюдается при СД2 и не выявляется в нормальной поджелудочной железе взрослых людей [3, 5, 7, 12]. Полученные нами результаты согласуются с данным Роефса и соавт. [6], свидетельствующими о присутствии виментин-положительных β- и α-клеток в нормальной поджелудочной железе и нарастании их количества при СД2. Важно отметить, что в работах, выполненных на образцах поджелудочной железы взрослых людей, анализировали распределение иммунореактивности к виментину в инсулин- и глюкагон-положительных клетках [5–7]. При этом присутствие в панкреатических островках виментин-положительных клеток, не содержащих гормоны, не отмечалось. В ходе данного исследования установлено, что в панкреатических островках у взрослых людей присутствуют виментин-положительные клетки, которые по морфологическим характеристиками (округлая, овальная или полигональная форма, округлые ядра, отсутствие отростков) и распределению иммунореактивности к виментину (в большинстве клеток наблюдалось равномерное окрашивание на виментин в цитоплазме) отличались от виментин-положительных стромальных клеток и эндотелиоцитов. При этом колокализация виментина с инсулином или глюкагоном наблюдалась лишь в части из этих клеток. Таким образом, в панкреатических островках взрослых людей присутствуют виментин-положительные клетки, сходные по морфологии с виментин-положительными эндокринными клетками, но не содержащие гормоны. Происхождение этих клеток остается неясным. Сходные виментин-положительные клетки ранее описаны в панкреатических островках новорожденных с диабетической фетопатией [13], а также у крыс при моделировании диабета введением стрептозотоцина [14]. Предполагают, что такие клетки могут появляться в результате снижения экспрессии гормонов и активации экспрессии виментина в эндокринных клетках [14]. Однако нельзя полностью исключить тот факт, что, по крайней мере, часть из них представляет собой стромальные клетки или иные клетки мезенхимального происхождения, которые приобретают фенотип эндокринных клеток [14]. Кроме того, изменение фенотипа клеток с эпителиального на мезенхимальный, споровождающееся активацией экспрессии мезенхимальных маркеров в эпителиальных клетках, может наблюдаться при различных патологических процессах, таких как, например, фиброз и метастазирование опухолей [10]. Поэтому для детальной морфо-функциональной характеристики виминтин-положительных клеток, в части из которых содержатся гормоны, и определения их происхождения необходимы дальнейшие исследования с применением комплекса фенотипических маркеров и эксперименты с отслеживанием судьбы клеток.

Как было упомянуто во введении, активация экспрессии мезенхимальных маркеров может наблюдаться при дифференцировке эндокринных клеток в ходе нормального развития и регенерации поджелудочной железы [1–4], а также при дедифференцировке эндокринных клеток и перепрограммировании одних типов эндокринных клеток в другие [6, 7]. На сегодняшний день доказательства активации экспрессии виментина при неогенезе β-клеток у лиц с СД2 единичные и основываются преимущественно на фактах обнаружения иммунореактивности к виментину не только в эндокринных клетках, но и в эпителиоцитах протоков поджелудочной железы у лиц с СД2 [3, 5]. Однако виментин-положительные β-клетки у лиц с СД2 не экспрессируют транскрипционные факторы, необходимые для дифференцировки и созревания β-клеток– Pdx1, Nkx6.1 (Homeobox protein Nkx-6.1) [6]. Поэтому маловероятно, что такие клетки представляют собой дифференцирующиеся β-клетки. Исходя из экспериментальных данных, наиболее вероятной представляется активация экспрессии виментина при дедифференцировке эндокринных клеток в менее зрелые фенотипы и перепрограммировании одних типов эндокринных клеток в другие. Например, у крыс при практически полной (около 99%) абляции β-клеток путем однократного введения стрептозотоцина, в панкреатических островках обнаруживаются многочисленные округлые виментин-положительные клетки, коэкспрессирующие один из фенотипических маркеров α-клеток – MafB (Musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene homolog B), который в α-клетках служит активатором экспрессии гена глюкагона. Эти клетки служат основным источником восстановления популяции инсулин-содержащих клеток при нормализации гликемии. По мнению авторов, при критическом снижении массы β-клеток запускается перепрограммирование α-клеток в β-клетки, сопровождающееся снижением экспрессии глюкагона и активацией экспрессии виментина в α-клетках, появлением виментин+/MafB+/глюкагон- клеток, которые впоследствии начинают экспрессировать инсулин [14]. С другой стороны, в литературе широко обсуждается феномен дегрануляции, дедифференцировки β-клеток и их перепрограммирования в α-клетки в условиях метаболического стресса [15–17]. Эти процессы также сопровождаются активацией экспрессии виментина в эндокринных клетках, что подтверждается как в экспериментальных исследованиях на животных [17], так и при культивировании эндокринных клеток поджелудочной железы человека [18]. Согласно нашим результатам, в панкреатических островках человека одновременно присутствуют клетки с различными фенотипами – экспрессирующие только виментин, а также коэкспрессирующие виментин с инсулином или глюкагоном, количество которых нарастает при СД2. На основании этих данных можно предположить, что в панкреатических островках человека происходят процессы дедифференцировки и перепрограммирования эндокринных клеток, активация которых наблюдается при СД2.

Вопрос о том какие процессы приводят к активации дедифференцировки и перепрограммированию эндокринных клеток при СД2 остается не решенным. Ранее нами показано, что виментин-положительные клетки, в части из которых содержатся инсулин или глюкагон, присутствуют в значительном количестве в панкреатических островках новорожденных от матерей с сахарным диабетом (новорожденные с диабетической фетопатией), у которых наблюдается гиперсекреция инсулина β-клетками вследствие развития плода в условиях гипергликемии [13]. При этом нарастание количества виментин-положительных клеток у новорожденных с диабетической фетопатией ассоциировано с характерными изменениями в эндокринном отделе поджелудочной железы – гипертрофией и гиперплазией панкреатических островков, нарастанием плотности β- и α-клеток [13]. Поэтому маловероятно, что появление виментин-положительных клеток в островках человека отражает перепрограммирование α-клеток в β-клетки при критической потере массы β-клеток, как это было показано при моделировании диабета у крыс [14]. Скорее всего, нарастание количества виментин-положительных клеток в панкреатических островках человека связано с воздействием гипергликемии или других ассоциированных с ней метаболических факторов.

В ходе данного исследования у лиц с СД2 выявлено нарастание относительной площади α-клеток и соответствующее снижение соотношения β- к α-клеткам по сравнению с группой лиц без нарушений углеводного обмена, при этом размер и плотность распределения панкреатических островков, а также относительная площадь β-клеток не отличались. Несмотря на существование значительных индивидуальных вариаций массы β- и α-клеток, в большинстве исследований отмечается снижение массы β-клеток у лиц с СД2 [19]. В ряде работ выявлено нарастание массы α-клеток при СД2 [19]. Отсутствие снижения массы β-клеток в исследованной нами группе лиц с СД2 вероятно обусловлено небольшим количеством наблюдений, которые не представлялось возможным подразделить на подгруппы в зависимости от индекса массы тела, резистентности к инсулину и других параметров. В то же время сходные с нашими данные, демонстрирующие нарастание массы α-клеток у лиц с СД2 при неизменной массе β-клеток, были получены и другими исследователями [20]. Полученные нами результаты позволяют говорить о том, что нарастание количества виментин-положительных клеток в панкреатических островках при СД2 ассоциировано с нарастанием плотности α-клеток. Можно предположить, что у лиц с СД2 гипергликимия или другие ассоциированные с диабетом метаболические факторы приводят к активации процессов дегрануляции и дедифференцировки β-клеток и их перепрограммированию в α-клетки, сопровождающиеся экспрессией виментина, как это было показано при моделировании диабета у животных [17] и в экспериментальных работах на культурах клеток [18].

Заключение

Активация экспрессии мезенхимального маркера виментина в эндокринных клетках связана с процессами эпителиально-мезенхимальной трансформации и мезенхимально-эпителиальной трансформации, которые могут наблюдаться как в ходе нормального развития и физиологического роста поджелудочной железы, так и при ее регенерации и возникновении различных патологий. При СД2 нарастание количества виментин-положительных клеток в панкреатических островках может отражать активацию неогенеза β-клеток, а также процессов дедифференцировки и перепрограммирования эндокринных клеток, таких как перепрограммирование α-клеток в β-клетки при критическом снижении массы β-клеток, или наоборот, процессов дедифференцировки β-клеток и их перепрограммирования в α-клетки при воздействии гипергликемии, приводящих к снижению массы β-клеток. В результате проведенного исследования установлено, что виментин-положительные клетки, в части из которых содержатся инсулин или глюкагон, присутствуют в панкреатических островках как у лиц с СД2, так и в отсутствии нарушений углеводного обмена. Однако при СД2 количество таких клеток возрастает. Причем нарастание количества виментин-положительных клеток в панкреатических островках у лиц с СД2 ассоциировано с нарастанием относительной площади α-клеток. Полученные нами результаты и данные литературы позволяют предположить, что появление виментин-положительных клеток в панкреатических островках связано с воздействием гипергликемии или других ассоциированных с ней метаболических факторов, и, вероятно, отражает процессы дедифференцировки и перепрограммирования эндокринных клеток, активация которых наблюдается при СД2.

Рисунки

 

Рис. 1. Виментин-положительные клетки (отмечены стрелками) в островках поджелудочной железы человека при СД2 (жен., 67 лет). a–c: двойное иммунофлуоресцентное окрашивание антителами к инсулину (зеленый) (b) и виментину (красный) (c); a – совмещенное изображение; ядра окрашены DAPI; укороченной стрелкой отмечена клетка с колокализацией виментина и инсулина. d–f: двойное иммунофлуоресцентное окрашивание антителами к глюкагону (зеленый) (d) и виментину (красный) (f); d – совмещенное изображение; ядра окрашены DAPI; укороченной стрелкой отмечена клетка с колокализацией виментина и глюкагона.

Fig. 1. Vimentin-positive cells (arrows) in the pancreatic islets of humans with T2D (woman, 67 years old). a–c: double immunofluorescent staining with antibodies to insulin (green) (b) and vimentin (red); a – merged image; nuclei are stained by DAPI; arrowhead indicates cell with co-localization of insulin and vimentin. d–f: double immunofluorescent staining with antibodies to glucagon (green) (b) and vimentin (red); d – merged image; nuclei are stained by DAPI; arrowhead indicates cell with co-localization of glucagon and vimentin.

 

Рис. 2. Распределение виментин-положительных клеток в панкреатических островках при СД2 и в группе сравнения: процент островков, содержащих виментин-положительные клетки (a); среднее количество виментин-положительных клеток в островке (b); процент виментин-положительных клеток, содержащих инсулин (c); процент виментин-положительных клеток, содержащих глюкагон (d). Значимые различия между группами (U-тест Манна-Уитни) отмечены квадратной скобкой с указанием критического уровня значимости (p).

Fig. 2. Distribution of vimentin-positive cells in the pancreatic islets in T2D and comparison group: percentage of islets containing vimentin-positive cells (a): average number of vimentin-positive cells per islet (b); percentage of vimentin-positive cells containing insulin (c); percentage of vimentin-positive cells containing glucagon (d). Significant differences between groups are marked by square bracket and p value.

 

Рис. 3. Характеристики эндокринного отдела поджелудочной железы при СД2 и в группе сравнения: плотность распределения панкреатических островков (количество островков в кадре) (a); средний диаметр панкреатических островков, µm (b); относительная площадь β-клеток (процент площади среза, занимаемый окрашенной цитоплазмой β-клеток) (c); относительная площадь α-клеток (процент площади среза, занимаемый окрашенной цитоплазмой α-клеток) (d); отношение β- к α-клеткам (e). Значимые различия между группами (U-тест Манна-Уитни) отмечены квадратной скобкой с указанием критического уровня значимости (p).

Fig. 3. Characteristics of the endocrine pancreas in T2D and comparison groups: Distribution density of islets (number of islets in the frame) (a); average diameter of islets, µm (b); relative area of β-cells (percentage of the section area occupied by the stained cytoplasm of β-cells) (c); relative area of α-cells (percentage of the section area occupied by the stained cytoplasm of α-cells) (d); β-to α-cells ratio (e). Significant differences between groups are marked by square bracket and p value.

×

About the authors

Yuliya S Krivova

Avtsyn Research institute of human morphology of Federal state budgetary scientific institution “Petrovsky national research centre of surgery”, Moscow, Russian Federation

Author for correspondence.
Email: homulkina@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-9692-3616
Russian Federation

Alexandra E. Proshchina

Avtsyn Research Institute of Human Morphology of Petrovsky National Research Center of Surgery

Email: proshchina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0515-8275
SPIN-code: 8899-5104

Dr. Sci. (Biol.), Associate Professor

Russian Federation, Moscow

Dmitry A Otlyga

Avtsyn Research institute of human morphology of Federal state budgetary scientific institution “Petrovsky national research centre of surgery”

Email: otlyga@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-6719-3383
SPIN-code: 7593-4951

Sergey V. Saveliev

Avtsyn Research Institute of Human Morphology of Petrovsky National Research Center of Surgery

Email: braincase@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1447-7198
SPIN-code: 2079-6351
Scopus Author ID: 7006543630
ResearcherId: P-5675-2018

Dr. Sci. (Biol.), Professor

Russian Federation, Moscow

References

  1. Cole L, Anderson M, Antin PB, Limesand SW. One process for pancreatic beta-cell coalescence into islets involves an epithelial-mesenchymal transition. Journal of Endocrinology. 2009;203(1):19–31. doi: 10.1677/JOE-09-0072
  2. Di Bella A, Regoli M, Nicoletti C, Ermini L, Fonzi L, Bertelli E. An appraisal of intermediate filament expression in adult and developing pancreas: vimentin is expressed in alpha cells of rat and mouse embryos. The Journal of Histochemistry and Cytochemistry. 2009;57(6):577–86. doi: 10.1369/jhc.2009.952861
  3. Ko SH, Suh SH, Kim BJ, Ahn YB, Song KH, Yoo SJ, Son HS, Cha BY, Lee KW, Son HY, Kang SK, Bonner-Weir S, Weir GC, Yoon KH, Park CG. Expression of the intermediate filament vimentin in proliferating duct cells as a marker of pancreatic precursor cells. Pancreas. 2004;28(2):121–128. doi: 10.1097/00006676-200403000-00002
  4. Krivova YuS, Proshchina AE, Otlyga DA, Saveliev SV. Distribution of vimentin in the human pancreatic epithelial cells during prenatal development. Clinical and Experimental Morphology. 2017;2(22):21–27. (In Russ).
  5. Fanjul M, Gmyr V, Sengenès C, Ratovo G, Dufresne M, Lefebvre B, Kerr-Conte J, Hollande E. Evidence for epithelial-mesenchymal transition in adult human pancreatic exocrine cells. The Journal of Histochemistry and Cytochemistry. 2010;58(9):807–823. doi: 10.1369/jhc.2010.955807
  6. Roefs MM, Carlotti F, Jones K, Wills H, Hamilton A, Verschoor M, Durkin JMW, Garcia-Perez L, Brereton MF, McCulloch L, Engelse MA, Johnson PRV, Hansen BC, Docherty K, de Koning EJP, Clark A. Increased vimentin in human α- and β-cells in type 2 diabetes. Journal of Endocrinology. 2017;233(3):217–227. doi: 10.1530/JOE-16-0588
  7. White MG, Marshall HL, Rigby R, Huang GC, Amer A, Booth T, White S, Shaw JA. Expression of mesenchymal and α-cell phenotypic markers in islet β-cells in recently diagnosed diabetes. Diabetes Care. 2013;36(11):3818–3820. doi: 10.2337/dc13-0705
  8. Chiang MK, Melton DA. Single-cell transcript analysis of pancreas development. Developmental Cell. 2003;4(3):383–393. doi: 10.1016/s1534-5807(03)00035-2
  9. Nakaya Y, Sheng G. EMT in developmental morphogenesis. Cancer Letters. 2013;341(1):9–15. doi: 10.1016/j.canlet.2013.02.037
  10. Debnath P, Huirem RS, Dutta P, Palchaudhuri S. Epithelial-mesenchymal transition and its transcription factors. Biosci Rep. 2022;42(1):BSR20211754. doi: 10.1042/BSR20211754
  11. Rukstalis JM, Habener JF. Snail2, a mediator of epithelial-mesenchymal transitions, expressed in progenitor cells of the developing endocrine pancreas. Gene Expression Patterns. 2007;7(4):471–479. doi: 10.1016/j.modgep.2006.11.001
  12. Seeberger KL, Eshpeter A, Rajotte RV, Korbutt GS. Epithelial cells within the human pancreas do not coexpress mesenchymal antigens: epithelial-mesenchymal transition is an artifact of cell culture. Laboratory Investigation. 2009;89(2):110–121. doi: 10.1038/labinvest.2008.122
  13. Krivova YS, Proshchina AE, Barabanov VM, Barinova IV, Saveliev SV. Immunohistochemical detection of vimentin in pancreatic islet β- and α-cells of macrosomic infants of diabetic and nondiabetic mothers. Early Human Development. 2018;117:44–49. doi: 10.1016/j.earlhumdev.2017.12.009
  14. Cheng Y, Kang H, Shen J, Hao H, Liu J, Guo Y, Mu Y, Han W. Beta-cell regeneration from vimentin+/MafB+ cells after STZ-induced extreme beta-cell ablation. Scientific Reports. 2015;5:11703. doi: 10.1038/srep11703
  15. Brereton MF, Iberl M, Shimomura K, Zhang Q, Adriaenssens AE, Proks P, Spiliotis II, Dace W, Mattis KK, Ramracheya R, Gribble FM, Reimann F, Clark A, Rorsman P, Ashcroft FM. Reversible changes in pancreatic islet structure and function produced by elevated blood glucose. Nature Communications. 2014;5:4639. doi: 10.1038/ncomms5639
  16. Khin PP, Lee JH, Jun HS. A Brief review of the mechanisms of β-cell dedifferentiation in type 2 diabetes. Nutrients. 2021;13(5):1593. doi: 10.3390/nu13051593
  17. Talchai C, Xuan S, Lin HV, Sussel L, Accili D. Pancreatic β cell dedifferentiation as a mechanism of diabetic β cell failure. Cell. 2012;150(6):1223–1234. doi: 10.1016/j.cell.2012.07.029
  18. Moreno-Amador JL, Téllez N, Marin S, Aloy-Reverté C, Semino C, Nacher M, Montanya E. Epithelial to mesenchymal transition in human endocrine islet cells. PLoS One. 2018;13(1):e0191104. doi: 10.1371/journal.pone.0191104
  19. Inaishi J, Saisho Y. Beta-cell mass in obesity and type 2 diabetes, and its relation to pancreas fat: a mini-review. Nutrients. 2020;12(12):3846. doi: 10.3390/nu12123846
  20. Rahier J, Goebbels RM, Henquin JC. Cellular composition of the human diabetic pancreas. Diabetologia. 1983;24(5):366–371. doi: 10.1007/BF00251826

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) Eco-Vector



СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: № 0110212 от 08.02.1993.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies