_and_type_2_diabetic_(T2D)_beta_cells._Cropped_B_(ND).jpg)
Bètacellen (β-cellen) zijn gespecialiseerdeendocriene cellen die zich in deeilandjes van Langerhans van de alvleesklier bevinden en die verantwoordelijk zijn voor de productie en afgifte vaninsuline enamyline.[1] De vorm van bètacellen zijn afgeknotte piramides die zich clusteren rond de bloedvaten van de eilandjes. Bètacellen hebben een gemiddelde diameter van 10 micrometer (µm).[2] De kern van de bètacel bevindt zich nabij de basis en het insulinegranulaat bevindt zich boven de kern.[3]
Bètacellen vormen ongeveer 50–70% van de cellen in de eilandjes van Langerhans van de mens en spelen een cruciale rol bij het handhaven van debloedglucosespiegel.[4] Een gemiddeld eilandje van Langerhans bevat in totaal 1000 tot 3000 cellen. Schattingen suggereren dat een muizenalvleesklier 1 × 106 bètacellen (1 mg bètacellen) kan bevatten en een gemiddelde menselijke alvleesklier 1 × 109 bètacellen (1 g bètacellen).[5]
Problemen met bètacellen kunnen leiden tot aandoeningen zoalsdiabetes.[6]
Bètacellen hebben een gemiddelde diameter van 10 micrometer (μm) en een lengte van ~17 μm. Het totale membraanoppervlak van een bètacel werd geschat op ≈973 vierkante micrometer (µm²). Het berekende volume van een bètacel zou gemiddeld ≈1430 kubieke micrometer (µm³) zijn.[7][8]
De insuline-achtige granulaat van bètacellen wordt gekenmerkt door elektronendichte sferoïden.
Bètacelgranulen bevatten ongeveer 20picogram (pg) insuline per cel.[2]
Decelkern van de bètacel is duidelijk zichtbaar omdat deze wordt gedomineerd door minder compact DNA (euchromatine), dat de genen bevat die actief en permanent door de cel worden getranscribeerd (genexpressie).
Het berekende volume van de muizencelkern ligt tussen de 110 en 168 kubieke micrometer (µm), wat 14-16% van het totale celvolume vertegenwoordigt.[7][8]
Het golgicomplex van de bètacel is verantwoordelijk voor de modificatie en distributie van eiwitten (pro-insuline) die in het endoplasmatisch reticulum zijn gesynthetiseerd en omringt deze met een membraan, waardoor vesikels met insulinekorrels ontstaan die buiten de cel worden uitgescheiden. Het volume van het golgicomplex van de bètacel bedraagt tussen de 18 en 22 µm3, wat 0,90 tot 2,20% van het celvolume is.[8]
De polariteit van insuline-afscheidende cellen wordt al bediscussieerd sinds de speculatie over hun embryonale oorsprong.Menselijke bètacellen komen in contact met de capillairen van de eilandjes en zijn structureel en functioneel gepolariseerd. Bètacellen hebben twee of zelfs drie polen.[10][11][12]
Celmembraanspecialisaties tussen endocriene cellen zijngap junctions ofzonula occludens.[13][14]
Bètacellen staan bekend om hun overvloedigemicrovilli, die het fluweelachtige uiterlijk van hun oppervlak bepalen.[15][3]
Het primairecilium van de bètacel is lang en enkelvoudig, 5–10 micrometer (µm) lang en 0,2–0,3 µm (200–230 nanometer (nm)) in diameter. Het komt uit celoppervlakken die grenzen aan andere cellen en tegenover die welke in contact komen metbloedvaten. Het steekt uit in een "canaliculus" van deintercellulaire ruimte, gevormd door drie of vier aangrenzende cellen, die bekleed is met microvilli.[16][17] Er wordt verondersteld dat deze ruimte wordt gevormd door het apicale gebied van de bètacellen, gelegen in een ruimtelijk domein omgeven door zonula occludens.[11][12]
De functie van bètacellen draait voornamelijk om de synthese en secretie van hormonen, met name insuline en amyline. Beide hormonen zorgen er via verschillende mechanismen voor dat de bloedglucosespiegel binnen een nauw, gezond bereik blijft.[18] Insuline vergemakkelijkt de opname vanglucose door cellen, waardoor ze het kunnen gebruiken als energie of opslaan voor toekomstig gebruik.[19] Amyline helpt de snelheid te reguleren waarmee glucose na een maaltijd in debloedbaan terechtkomt, waardoor de opname van voedingsstoffen wordt vertraagd door het legen van demaag te remmen.[20]
Bètacellen zijn de enige plaats waar insuline wordt gesynthetiseerd bijzoogdieren.[21] Omdat glucose de insulinesecretie stimuleert, verhoogt het tegelijkertijd de pro-insulinebiosynthese door middel vantranslationele controle en verbeterdetranscriptie.[18][22]
Het insulinegen wordt eerst getranscribeerd naarmRNA en vertaald naar prepro-insuline.[18] Na translatie bevat de prepro-insulineprecursor eenN-terminussignaalpeptide dat translocatie naar hetruw endoplasmatisch reticulum (RER) mogelijk maakt.[23] In het RER wordt het signaalpeptide gekliefd tot pro-insuline.[23] Vervolgens vindt pro-insulinevouwing plaats, waarbij driezwavelbrugbindingen worden gevormd.[23] Na deeiwitvouwing wordt pro-insuline getransporteerd naar hetgolgicomplex en komt het terecht in onrijpe insulinekorrels, waar pro-insuline wordt gekliefd tot insuline enC-peptide.[23] Na rijping houden deze secretoirevesikels insuline, C-peptide en amyline vast totdat calcium deexocytose van de korrelinhoud activeert.[18]
Door middel van translationele verwerking wordt insuline gecodeerd als een precursor van 110aminozuren, maar uitgescheiden als een eiwit van 51 aminozuren.[23]
Elke insuline-afscheidende bètacel bevat tussen de 5.000 en 13.000 insuline-afscheidende granulen. Bij een volwassen mens geven bètacellen tussen de 30 en 70 eenheden insuline per dag af, afhankelijk van het lichaamsgewicht.[2] Acute stimulatie van de insulinesecretie omvat het vrijkomen van granulen die aanwezig zijn in het celmembraan. Langdurige stimulatie vereist de mobilisatie van reservegranulen via een mechanisme dat afhankelijk is van het granuletransportmechanisme.[24].De insuline die wordt afgegeven door de secretoire vesikels wordt rechtstreeks in de tussenliggende ruimte afgegeven, vanwaar het de gefenestreerde (met poriën) capillairen van de eilandjes van Langerhans en vervolgens depoortader bereikt.[25]
De belangrijkste factor die de afgifte van insuline vanuit dealvleesklier bepaalt, is de glucoseconcentratie, de bloedsuikerspiegel in het bloed. Andere stimulerende factoren zijn het gehalte van in het bloed aanwezigeaminozuren,vetzuren en de werking van hetparasympathische zenuwstelsel. Wanneer de bloedglucosespiegel stijgt, gaat glucose de bètacellen binnen via eenmembraaneiwit, de glucosetransporterGLUT-2. Glucose wordt in de bètacel via de normale weg, door middel vancelademhaling omgezet. Hierbij spelenglycolyse en decitroenzuurcyclus een rol. Het leidt ertoe dat de concentratieATP in de bètacel stijgt. Het gevormde ATP blokkeertkalium-ATP-kanalen, waardoor decelmembraan depolariseert en hetspanningsafhankelijkcalciumkanaal zich opent. De calciumconcentratie in de cel stijgt en dat leidt ertoe dat insuline wordt afgegeven. Consumptie van veel suiker, bijvoorbeeld door frisdrank, leidt tot de productie van insuline.
Bètacellen bereiken een nauwkeurige controle van de insulinesecretie door middel van uitgebreide cel-celcommunicatie met de andere celtypen in het eilandje van Langerhans, met name deglucagonproducerendealfacellen en desomatostatineproducerendedeltacellen.[26] In bètacellen is de stijging van debloedglucosespiegel (glycemie) na voedselinname direct gekoppeld aan insulineafgifte. Insulineafgifte is glucoseafhankelijk en wordt, naar analogie van de excitatie-contractiekoppeling in spieren, het stimulus-secretiekoppelingsmechanisme genoemd.
ZieDiabetes mellitus#β-celdestructie versus intacte β-cellen voor het hoofdartikel over dit onderwerp.Tegenwoordig wordt het ontstaan van diabetes nog wat beter begrepen en klasseert men diabetes in een β-cel-destructieve diabetes (type 1), en β-cel-intacte diabetes (type 2). Aangezien type 2, door de westerse leefstijl - overgewicht, weinig lichaamsbeweging, steeds vaker bij mensen van onder de 50 optreedt, is de termouderdomsdiabetes niet meer van toepassing.
