Eilandjes van Langerhans

De ontdekking

In 1869 onderzocht de 22-jarige medisch student Paul Langerhans het alvleesklierweefsel onder de microscoop. Hij zag tussen het gewone klierweefsel kleine clusters van cellen die er anders uitzagen. Hij wist toen nog niet wat de functie van deze celclusters was.

Pas decennia later, aan het einde van de 19e eeuw, ontdekten wetenschappers dat deze eilandjes hormonen produceren. De verbinding met diabetes werd gelegd toen bleek dat deze eilandjes insuline maken. Ter ere van de ontdekker werden ze "eilandjes van Langerhans" genoemd.

Anatomie en verdeling

Een gezonde alvleesklier bevat ongeveer 1 tot 2 miljoen eilandjes van Langerhans. Samen wegen ze ongeveer 1 tot 2 gram, wat overeenkomt met slechts 1-2% van het totale gewicht van de alvleesklier.

Grootte en vorm

Elk eilandje is microscopisch klein:

• Diameter: 0,1 tot 0,2 millimeter
• Aantal cellen per eilandje: 1.000 tot 3.000
• Vorm: rond of ovaal

De eilandjes liggen willekeurig verspreid door het exocriene weefsel, als kleine eilandjes in een zee van enzymproducerende cellen. Vandaar de naam "eilandjes".

Verdeling door de alvleesklier

De eilandjes zijn niet gelijkmatig verdeeld. In de staart van de alvleesklier liggen relatief meer eilandjes dan in de kop. Dit heeft consequenties bij operaties: verwijdering van de staart heeft meer impact op de insulineproductie dan verwijdering van alleen de kop.

Rijke bloedvoorziening

Hoewel de eilandjes maar een klein deel van het weefsel vormen, ontvangen ze ongeveer 10-15% van de totale bloedstroom naar de alvleesklier. Deze rijke doorbloeding is noodzakelijk omdat de hormonen snel het bloed in moeten.

Elk eilandje is omgeven door een netwerk van haarvaten (capillairen). De hormonen die de cellen produceren, gaan direct deze haarvaten in en bereiken zo de algemene bloedsomloop.

De verschillende celtypen

Binnen elk eilandje liggen verschillende soorten cellen, elk gespecialiseerd in het maken van één specifiek hormoon. Deze cellen zijn te onderscheiden met speciale kleuringstechnieken.

Bètacellen: insulineproducenten

Bètacellen vormen 65-80% van alle cellen in de eilandjes. Ze liggen voornamelijk in het centrum van het eilandje. Deze cellen produceren insuline, het hormoon dat je bloedsuikerspiegel verlaagt.

Bètacellen werken als glucosesensoren. Ze meten continu de glucoseconcentratie in het bloed. Zodra glucose boven een bepaalde drempel komt, geven ze insuline af. Dit is een volledig automatisch proces.

Bij type 1 diabetes vernietigt het afweersysteem deze bètacellen. Zonder bètacellen kan het lichaam geen eigen insuline meer maken en zijn levenslange insuline-injecties noodzakelijk.

Alfacellen: glucagonproducenten

Alfacellen vormen 15-20% van de eilandjes en liggen vooral aan de buitenkant. Ze produceren glucagon, het hormoon dat je bloedsuikerspiegel verhoogt.

Alfacellen reageren op dalende bloedsuikerwaarden. Tussen maaltijden door, tijdens lichaamsbeweging of 's nachts geven ze glucagon af. Dit hormoon zorgt ervoor dat je lever glucose vrijgeeft, zodat je bloedsuiker niet te laag wordt.

Deltacellen: somatostatineproducenten

Deltacellen vormen 3-10% van de eilandjes. Ze produceren somatostatine, een hormoon dat de afgifte van insuline en glucagon remt.

Somatostatine werkt als een rem op het systeem. Het voorkomt te grote schommelingen in hormoonspiegels en zorgt voor een meer geleidelijke regulatie. De precieze rol van somatostatine in de eilandjes wordt nog onderzocht.

PP-cellen: pancreatisch polypeptide

PP-cellen vormen minder dan 5% van de eilandjes. Ze produceren pancreatisch polypeptide (PP), een hormoon dat invloed heeft op de spijsvertering.

PP komt vrij na het eten en remt de afgifte van pancreassap. Het speelt waarschijnlijk een rol in het coördineren van verschillende aspecten van de spijsvertering, maar de exacte functie is nog niet helemaal duidelijk.

Communicatie tussen cellen

De verschillende celtypen in een eilandje communiceren met elkaar. Dit gebeurt op verschillende manieren:

Paracriene signalering

Hormonen die door één celtype worden afgegeven, kunnen direct de naburige cellen beïnvloeden. Insuline uit bètacellen remt bijvoorbeeld de alfacellen. Somatostatine uit deltacellen remt zowel bèta- als alfacellen.

Deze lokale communicatie zorgt voor fijnregeling. Het voorkomt dat bèta- en alfacellen tegelijkertijd actief zijn, wat contraproductief zou zijn.

Gap junctions

Bètacellen zijn met elkaar verbonden via gap junctions, kleine kanaaltjes waardoor signalen kunnen stromen. Hierdoor werken alle bètacellen in een eilandje synchroon: ze geven tegelijkertijd insuline af.

Deze coördinatie is belangrijk voor een efficiënte insulineafgifte. Het zorgt voor een pulsatiele afgifte: insuline komt in kleine pieken vrij in plaats van continu.

Zenuwsignalen

De eilandjes ontvangen ook signalen van zenuwen. De nervus vagus (parasympathisch) stimuleert de insulineafgifte, terwijl sympathische zenuwen deze juist remmen. Dit verklaart waarom stress, dat het sympathische zenuwstelsel activeert, de bloedsuiker kan laten stijgen.

Hoe werkt de insulineafgifte?

Het mechanisme waarmee bètacellen glucose detecteren en insuline afgeven is fascinerend en complex.

De glucose-sensor

Bètacellen hebben speciale transporters (GLUT2) die glucose naar binnen laten. Eenmaal binnen wordt glucose afgebroken, wat ATP (energie) oplevert. Hoe meer glucose, hoe meer ATP.

Het verhoogde ATP sluit speciale kaliumkanalen in de celmembraan. Hierdoor verandert de elektrische spanning over de membraan, wat calciumkanalen opent. Calcium stroomt de cel in en triggert de afgifte van insuline.

Dit elegante systeem zorgt ervoor dat de insulineafgifte precies afgestemd is op de glucoseconcentratie. Meer glucose betekent meer insuline.

Twee fasen van insulineafgifte

De insulineafgifte verloopt in twee fasen:

• Eerste fase (0-10 minuten): een snelle piek van insuline uit vooraf gemaakte voorraad
• Tweede fase (10+ minuten): een langzamere, aanhoudende afgifte van nieuw gemaakte insuline

Bij type 2 diabetes gaat vooral de eerste fase verloren. De snelle insulinerespons is verminderd, wat leidt tot hogere bloedsuikerpieken na maaltijden.

Aandoeningen van de eilandjes

Verschillende ziekten kunnen de eilandjes van Langerhans aantasten.

Type 1 diabetes

Bij type 1 diabetes valt het afweersysteem de bètacellen aan. Dit is een auto-immuunziekte waarbij het lichaam zijn eigen cellen per ongeluk als vreemd herkent. Geleidelijk worden steeds meer bètacellen vernietigd.

Pas wanneer ongeveer 80-90% van de bètacellen is verdwenen, ontstaan symptomen. Op dat moment kan de alvleesklier niet genoeg insuline meer produceren. Type 1 diabetes ontstaat meestal op jonge leeftijd, maar kan zich ook op latere leeftijd ontwikkelen.

Type 2 diabetes

Bij type 2 diabetes worden cellen in het lichaam ongevoelig voor insuline (insulineresistentie). De bètacellen moeten dan harder werken en meer insuline produceren. Jarenlang lukt dit door de cellen te laten groeien en meer insuline te maken.

Maar uiteindelijk raken de bètacellen uitgeput. Ze kunnen de vraag niet meer bijbenen. Geleidelijk gaan bètacellen ook dood door de overbelasting. Dit verklaart waarom mensen met type 2 diabetes op den duur vaak ook insuline nodig hebben.

Type 3c diabetes

Bij schade aan de alvleesklier door pancreatitis, operaties of andere oorzaken, kunnen de eilandjes verloren gaan. Dit veroorzaakt diabetes type 3c. Hierbij zijn niet alleen de bètacellen aangetast, maar ook de alfacellen. Het reguleren van de bloedsuiker is daarom extra moeilijk. Lees meer op onze pagina over diabetes type 3c.

Neuro-endocriene tumoren

Zeldzaam kunnen tumoren ontstaan uit de cellen van de eilandjes. Deze neuro-endocriene tumoren produceren vaak te veel van een bepaald hormoon:

• Insulinoom: tumor van bètacellen, te veel insuline, gevaarlijk lage bloedsuiker
• Glucagonoom: tumor van alfacellen, te veel glucagon, hoge bloedsuiker en huidproblemen
• Somatostatinoom: tumor van deltacellen, te veel somatostatine, galstenen en diabetes

Toekomst: eilandjestransplantatie

Voor mensen met type 1 diabetes die moeite hebben met het reguleren van hun bloedsuiker, bestaat een experimentele behandeling: eilandjestransplantatie.

Hierbij worden eilandjes van Langerhans van een donor geïsoleerd en via een infuus in de lever van de ontvanger gespoten. De eilandjes nestelen zich in de lever en gaan daar insuline produceren. Als de transplantatie slaagt, kan de patiënt stoppen met insuline-injecties.

Het grote nadeel is dat er te weinig donoren zijn en dat patiënten levenslang medicijnen moeten slikken om afstoting te voorkomen. Onderzoekers werken daarom aan alternatieven, zoals het kweken van bètacellen uit stamcellen.

Samenvatting

De eilandjes van Langerhans zijn microscopisch kleine celclusters die verspreid liggen door de alvleesklier. Ze vormen slechts 1-2% van het weefsel, maar produceren essentiële hormonen voor de bloedsuikerregulatie.

De belangrijkste cellen zijn de bètacellen (insuline) en alfacellen (glucagon). Deze werken samen als een thermostaatsysteem dat je bloedsuiker binnen een nauwe bandbreedte houdt. Als dit systeem faalt, ontstaat diabetes.

De ontdekking van de eilandjes door Paul Langerhans was een mijlpaal in het begrijpen van diabetes. Tegenwoordig blijft onderzoek naar deze bijzondere celclusters belangrijk voor het ontwikkelen van nieuwe behandelingen voor diabetes.

Verder lezen

Wil je meer weten over de alvleesklier? Bekijk deze gerelateerde pagina's:

• Algemene informatie over de alvleesklier
• Functies van de alvleesklier
• Hormonen van de alvleesklier
• Diabetes type 3c