Histologie der Bauchspeicheldrüse

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1 Histologie der Bauchspeicheldrüse Hintergrundinformation zum Präparationsabend in der MGW 03/2015 Von Dr. Thomas Kann Im Rahmen des Präparationsabends in der MGW wurden Querschnitte vom Schweinepancreas (Schnittdicke 10 μm) mit Kreylechtviolett Eosin bzw. nach Pseudo AZAN gefärbt. Geschichtlicher Rückblick: 17. & 18. Jh. Die erste anatomische Darstellung des Pancreas wird Bartholomeo Eustachii zugeschrieben. Seine 1552 verfassten Tabulae anatomicae wurden erst 1714 von Giovanni Maria Lancicsi publiziert (s. Abb.1). Ein weiterer Meilenstein in der Entdeckungsgeschichte ist die Entdeckung des Ausführungsganges durch Johan Georg Wirsung ( ), der 1642 als Anatomieprofessor in Padua den Ausführungsgang des Pancreas entdeckte, aber dessen Funktion nicht erklären konnte. Der Kopenhagener Anatomieprofessor Thomas Bartolin erkennt schließlich 1652 die Funktion als Ausführungsgang publiziert der englische Arzt Thomas Warton ( ) in Adenographia sive glandularum totius corporis descriptio, als erster den zusätzlichen Ausführungsgang (s. Abb. 2) entdeckt Francis Glisson den Sphincter an der Einmündungsstelle des Ausführungsganges (Papilla Vateri) in den Zwölffingerdarm. (Anatomia hepatis, cui praemittuntur quaedam ad rem anatomicam universe spectantia et ad calcem operis subjiciuntur nonnulla de lymphae ductibus nuper repertis. Londini, typ. Du-Gardianis, 1654.) Als Mitbegründer der experimentellen Phyiologie mittels Tierversuchen gilt Reinier de Graaf ( ), der 1664 die erste Pancreasfistel beim Hund legte (De Succi Pancreatici Natura et Usu Exercitatio anatomica Medica. 1664) 1720 beschreibt Abraham Vater ( ) die gemeinsame Mündung von Gallengang und Pancreasgang in Dissertatio anatomica quo novum bilis dicetilicum circa orifucum ductus choledochi ut et valvulosam colli vesicæ felleæ constructionem ad disceptandum proponit, beschreibt Giovanni Domenico Santorini ( ) in Observationes anatomicae den zusätzlichen Ausführungsgang prägt Samuel Thomas von Soemmering den Begriff Bauchspeicheldrüse (Vom Bau des menschlichen Körpers, 6 Bde., Frankfurt am Main Geschichtlicher Rückblick: 19. Jh. Im 19. Jahrhundert steht neben Morphologie besonders die Erforschung der Physiologie des Pancreas im Vordergrund.: 1826 erkennen Leopold Gmelin und Friedrich Tiedemann die Verdauungsfunktion des Pancreassaftes : Friedrich Tiedemann, Leopold Gmelin: Die Verdauung nach Versuchen, Heidelberg und Leipzig 1826, 2 Bde). Johann Nepomuk Eberle ( ) erkennt die Fett emulgierende + Stärke spaltende Eigenschaft des Pancreassaftes entdeckt Claude Bernard die Pancreaslipase passiert ein weiterer Fortschritt in der Histologie durch : D. Moyse : In seiner Dissertation findet sich die Erstbeschreibung der Drüsenacini (Etude historique et critique sur les fonctions et les maladies du Pancreas ; Paris; J. Leclerc 1852) s. Abb entdeckt Alexander Danilewski Trypsin im Pancressekret.

2 1869 erkennt Paul Langerhans in Haufen angeordnete Zellverbände, kann dies aber funktionell nicht erklären. (Beiträge zur mikroskopischen Anatomie der Bauchspeicheldrüse: Inaugural Dissertation.). Später werden diese endokrinen Zellhaufen ihm zu Ehren Langerhans Inseln gennant verbindet Rudolf Heidenhain erstmals funktionelle Zusammenhänge mit mikroskopischen Veränderungen: Er entdeckt die postprandiale Degranulation von Pancreasazinuszellen beim Nager und prägt den Begriff Zymogen als Enzymvorstufe: (Beiträge zur Kenntnis des Pancreas; Pflüger`s Archiv 1875;. Arch Ges Physiol 10: 557, 1875) 1876 prägt Wilhelm Friedrich Kühne erstmals den Begriff Enzym beschreibt Etienne Lancereaux die Glucosurie bei Pancreatitis und bringt damit das Organ Pancres mit dem Zuckerstoffwechsel in Verbindung erklärt Ruggero Oddi den Sphincter in der Papilla Vateri funktionell. (. Oddi: D une disposition è sphincter spéciale de l ouverture du canal cholédoque. Archives Italiennes de biologie, Pisa, 1887, 8: Di una special disposizione q sfintere allo sbocco del coledoco. Reprint as pamphlet from above. Annali dell' Università Libera di Perugia, ; 2, volume 1, Facoltà medico-chirurgica, and pl. IX) erkennen Oskar Minkowski und Josef von Mering, dass die Entfernung der Bauchspeicheldrüse zur Zuckerkrankheit bei Hunden führt. (Joseph von Mering, Oskar Minkowski: Diabetes mellitus nach Pankreasexstirpation. Centralblatt für klinische Medicin, Leipzig, 1889, 10 (23): Archiv für experimentelle Patholgie und Pharmakologie, Leipzig, 1890, 26: 37.) 1893 benennt Edouard Laguesse ( ) die endokrinen Zellverbände als Langerhans Inseln (Sur la formation des îlots de Langerhans dans le pancréas) entdeckt Nikolai Schepowalnikow die Enteropepdidase des Dünndarms vermutet Leonid Sobolew dass die Zuckerkrankheit in Zusammenhang mit Langerhans Inseln steht. Geschichtlicher Rückblick: 20. Jh. William Bayliss und Ernest Starling entdecken 1902 das Pancreashormons Sekretin: (Bayliss, WM and Starling, EH. The mechanism of pancreatic secretion. J Physiology 28: , PMID: ) Anfang des 20- Kh. Macht Iwan Pawlow seine berühmten Experimente zur Pancreassaftsekretion (Pavlov, Ivan P. The Work of the Digestive Glands. A facsimile of the first English edition published in (First published in Russian in 1887) Oxford Historical Books, Abingdon, 1994) 1907 unterscheidet J. Lane bereits 2 Zelltypen in den Langerhans Inseln entdecken Frederick Banting und Charles Best das Hormon Insulin entdecken C.B. Kimball und John R. Murling das Hormon Glucagon entdeckt Oldberg das Hormon Cholezystokinin: (Ivy, AC and Oldberg, EA. A hormonal mechanism for gallbladder contraction and evacuation. Am J Physiology 86: , 1928) 1966 isolieren J. P. Gardner und J.J. Cerda das Hormon VIP (vasoaktives intestinales Polypepdid).

3 Abb.1: Bartholomeo Eustachii: Tabulae anatomicae ; 1714 von Giovanni Maria Lancicsi publiziert. Abb.2: Thomas Wharton: Erstbeschreibung des zuätzlichen Ausführungsganges in : Adenographia sive glandularum totius corporis descriptio; Man beachte, dass die gemeinsame Einmündung aus Gallengang (D) und Ausführungsgang der Bauchspeicheldrüse (B) korrekt dargestellt ist.

4 Abb.3: D. Moyse : Erstbeschreibung der Drüsenacini: Etude historique et critique sur les fonctions et les maladies du Pancreas ; Paris; J. Leclerc 1852 Makroskopische Anatomie: Das Pancreas ist eine gemischte, exokrine und endokrine Drüse, die dorsal des Magens im Oberbauch lokalisiert ist. Dabei wird 98% der Organmasse vom exokrinen Teil gestellt. Der exokrine Anteil ähnelt stark den serösen Speicheldrüsen und besteht aus von Bindegewebe umgebenden Drüsenläppchen. Jedes Läppchen hängt an einem Ausführungsgang, welcher in den Hauptausführungsgang (Ductus pancreaticus Wirsung) einmündet. Letzterer mündet gemeinsam mit dem Gallangang (Ductus choledochus) an der Papilla duodeni major ( Papilla Vateri) in den Zwölffingerdarm. In ca. 12% der Fälle existiert neben dem Hauptausführungsgang noch ein Ductus pancreaticus accessorius, der dann in eine eigene Papilla duodeni minor einmündet.

5 Mikroskopische Anatomie: Exokriner Anteil: (s. Abb.4-7) Die tubuloazinären Endstücke (=Azini) bestehen aus pyramidenförmigen, serösen Drüsenzellen, die typischerweise basal und rund um den Zellkern dichtes, basophiles Ergastoplasma (= rauhes endoplasmatischen Reaticulum) enthalten. Apikal findet sich in den Azinuszellen die helleren, eher eosinophilen Prosekretgranula (Zymogen Granula). Als Schaltstücke bezeichnet man Röhren aus hellen, flachen Epithelzellen, die das Enzymsekret der Azinuszellen zu den intralobulären Ausführungsgängen weiterleiten. Letztere münden in interlobuläre Ausführungsgänge, die mit einem einschichtigem, iso- bis hochprismatischen Epithel ausgekleidet und von Bindegewebe umgeben sind. Abb.4: O. Bucher, H. Wartenberg: Cytologie, Histologie und mikroskopische Anatomie des Menschen Verlag Hans Huber; 11 Auflage; 1992

6 Abb.5:Pancreas: 100x; Kresylechtviolett- Eosin: 1 = exokrine Drüsenläppchen; 2 = Langerhans Inseln; 3= interlobulärer Ausführungsgang 2 1 Abb.6:Pancreas: 400x; Kresylechtviolett- Eosin: von Bindegewebe umgebende kleine interlobuläre Ausführungsgänge (1); Drüsenazini (2)

7 Abb. 7: Pancreas: 400x; Kresylechtviolett : interlobulärer Ausführungsgang mit einschichtigem, iso- bis hochprismatischem Epithel Endokriner Anteil:(s. Abb. 8-9) Mikroskopisch sind die endokrinen Zellhaufen durch ihre blassere Färbung und ihren Reichtum an Kapillaren zu erkennen. Die Zellansammlungen messen beim Menschen ca μm im Durchmesser und bestehen aus ca Zellen. Im Pancreas existieren ca. 1-2 Millionen Inseln, die ca. 2% der Organmasse ausmachen. Abhängig vom produzierten Hormon unterscheidet man folgende endokrinen Zellen: α-zellen produzieren Glucagon (etwa 20 % der Inselzellen) β-zellen produzieren Insulin und Amylin (etwa 70 % der Inselzellen) δ-zellen produzieren Somatostatin (etwa 5 % der Inselzellen) PP-Zellen produzieren pankreatisches Polypeptid (weniger als 5 % der Inselzellen) ε-zellen produzieren Ghrelin Lichtmikroskopisch sind die einzelnen Zelltypen der Langerhans Insel nicht zu unterscheiden. Hierzu bedarf es immunhistochemischer Methoden Abb.8: Pancreas: 400x; Kresylechtviolett- Eosin: 1= Langerhans Insel; 2 = Ausführungsgang; 3 = Drüsenazini

8 Abb.9: O. Bucher, H. Wartenberg: Cytologie, Histologie und mikroskopische Anatomie des Menschen Verlag Hans Huber; 11 Auflage; 1992 Funktionelle Histologie: Exokriner Anteil: (s. Abb.10) Abb.10: aus Sobotta-Welsch: Lehrbuch der Histologie; 2. Auflage; Urban & Fischer; 2006 Die serösen Drüsenazini sezernieren unter neuronalem und hormonellem Einfluss Verdauungsenzyme: Amylase, Lipase; Phospholipase A; Cholesterinesterase; Ribonuklease; Desoxyribonuklease sowie die folgenden proteolytischen Enzyme als inaktive Proteine: Trypsin, Chymotrypsin; Carboxypeptidase, Aminopeptidase, Elastase. Der Pancreassaft ist alkalisch weil bicarbonatreich und neutralisiert die Magensäure im Zwölffingerdarm. Die

9 menschliche Bauchspeicheldrüse produziert ca. 2 l Pancreassaft pro Tag. Die wichtigsten Stimulatoren der Pancressaftsekretion sind vagale Reizung und die Duodenumhormone Sekretin und Cholezystokinin, die infolge sauren PH Werts und fettreichen Nahrungsbreis im Duodenum ins Blut abgegeben werden und so auf die Inselzellen wirken. Endokriner Anteil: (s. Abb. 11) Abb.11: vereinfachtes Schema der Blutzuckerregulation: