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Pankreas - Histologie

Das Pankreas (Bauchspeicheldrüse) ist sowohl ein exokrines akzessorisches Verdauungsorgan als auch eine hormonproduzierende endokrine Drüse. Der Großteil des Pankreasgewebes besteht aus dem exokrinen Anteil, welcher wiederum aus vielen serösen Azinuszellen besteht. Diese Acini synthetisieren und sezernieren eine Vielzahl von Enzymen, die für erfolgreiches „Ruhen und Verdauen“ unerlässlich sind.

Aber lass dich nicht vom Nirwana nach einem tollen Essen täuschen. Während sich das "Ruhen" wirklich gut anhört, beinhaltet der “Verdauungsteil" wirklich schwere Arbeit. Hier kommt nämlich die Bauchspeicheldrüse ins Spiel. Täglich produziert und sezerniert dieses Organ gefährliche Verdauungsenzyme, und ein kleiner Fehler kann zu seiner Selbstverdauung führen.

Die endokrine Komponente ist ein viel kleinerer, aber ebenso wichtiger Teil der Bauchspeicheldrüse. Es besteht aus pankreatischen Inseln (Langerhans-Inseln), die wie Ansammlungen von Zellen erscheinen, die zwischen den Pankreas-Acini verteilt sind. Diese Inselzellen produzieren und sezernieren Hormone, welche den Glukose-, Lipid- und Proteinstoffwechsel regulieren.

Wichtige Fakten über die Histologie des Pankreas
Exokrines Pankreas Sekretorische Einheiten: pankreatische Acini
Zellen: Azinuszellen, zentroazinäre Zellen
Produkte: Peptidasen, Lipasen, Amylasen, Nukleasen
Endokrines Pankreas Sekretorische Einheiten:  Langerhans-Inseln
Zellen: A (Alpha)-, B (Beta)-, D (Delta)-, PP  (pancreatische Polypeptid)-Zellen
Produkte: Insulin, Glucagon, Somatostatin
Wesentliche histologische Merkmale

Anwesenheit von Langerhans-Inselzellen
Beginn interkalierender Kanäle innerhalb der Acini

Klinische Aspekte Diabetes mellitus

Überblick

Die Bauchspeicheldrüse ist eine große, gemischte Drüse, die aus fünf Teilen besteht: Kopf, Processus uncinatus, Hals, Körper und Schwanz.

Die Lage der Bauchspeicheldrüse ist mit Ausnahme des Schwanzes überwiegend retroperitoneal. Dieses Organ erstreckt sich von der C-förmigen Kurve des Zwölffingerdarms, verläuft hinter dem Magen und endet am Hilus der Milz. Mehrere Pankreasgänge erstrecken sich durch die Bauchspeicheldrüse und entleeren den Pankreasinhalt in den Zwölffingerdarm.

Wenn du mehr über die makroskopische Anatomie dieses Organs erfahren möchtest, bevor du dich mit seiner Histologie befasst, sieh dir Folgendes an:

Die Bauchspeicheldrüse wird von einer dünnen Kapsel aus lockerem Bindegewebe umgeben. Das Parenchym besteht aus Pankreas-Acini und spärlich verstreuten Pankreasinseln (Langerhans-Inseln), die von einem Stroma aus lockerem Bindegewebe umgeben sind.

Interlobuläre Bindegewebssepten ragen aus der Kapsel in das Pankreasparenchym hinein und organisieren es in Läppchen. In den interlobulären Septen befinden sich die Ductus interlobularis, Blutgefäße, Nerven und die Vater-Pacini-Körperchen (Corpusculum lamellosum), welche spezielle Arten von Sinnesrezeptoren darstellen.

Exokrines Pankreas

Sekretorische Einheiten

Die exokrine Komponente der Bauchspeicheldrüse macht etwa 98% des Pankreasgewebes aus. Sie besteht aus dicht gepackten tubuloazinösen Drüsen. Diese Drüsen werden Pankreas-Acini genannt, welche die sekretorischen Einheiten der Bauchspeicheldrüse darstellen. Sie bestehen aus einfachem Epithel. Jeder Pankreas-Azinus besteht aus pyramidenförmigen Azinuszellen, die einen breiten basalen Teil und eine schmale apikale Oberfläche aufweisen, welche ein kleines zentrales Lumen umgeben.

Diese Azinuszellen sind seröse sekretorische Zellen, die Verdauungsenzyme produzieren. Ihre sekretorische Funktion wird durch das Vorhandensein von reichlich vorhandenem rauem endoplasmatischem Retikulum und vielen Golgi-Apparaten unterstützt. Unter dem Mikroskop betrachtet, ist ihr basales Zytoplasma weitgehend basophil, mit deutlichen azidophilen Zymogengranula in ihren apikalen Polen.

Zymogengranula sind große sekretorische Organellen, in denen Azinuszellen ihre inaktiven Enzyme, sogenannte Zymogene oder Proenzyme, speichern. Bei der Stimulation werden die Zymogene aktiviert und die Azinuszellen setzen ihre Sekrete durch Exozytose frei. Während der Exozytose verschmelzen die Granula mit der Zellmembran und stoßen ihren Inhalt in das Lumen des Azinus aus.

Gangsystem

Nach der Synthese verlassen die Pankreassekrete die Acini über die Schaltstücke. Letztere sind kurze Gänge mit einem kleinen Lumen, die innerhalb der Acini beginnen. Der anfängliche intrazinäre Teil der Schaltstücke wird von einfachen Plattenepithelzellen, den zentroazinären Zellen, ausgekleidet, die den Beginn des Gangsystems der exokrinen Bauchspeicheldrüse bezeichnen.

Diese Pankreaszellen enthalten einen zentral angeordneten, flachen Kern und erscheinen in der Hämatoxylin und Eosin (H & E) Färbung hell. Zentroazinäre Zellen werden durch einfache, quaderförmige duktale Zellen fortgesetzt, die den außerhalb des Azinus liegenden extraazinären Teil der Schaltstücke auskleiden. Die Schaltstücke wiederum münden in intralobuläre Ausführungsgänge, die von einfachem Zylinderepithel ausgekleidet sind.

Die intralobulären Gänge münden in die interlobulären Ausführungsgänge größeren Kalibers, die sich in den interlobulären Bindegewebssepten befinden. Diese sind ebenfalls mit flachem Zylinderepithel ausgekleidet, das mit zunehmender Größe der Kanäle höher und geschichteter wird. Die interlobulären Gänge münden in den Ductus pancreaticus (Wirsung-Gang) oder manchmal auch in den Ductus pancreaticus accessorius (Santorini-Gang).

Der Ductus pancreaticus major der Bauchspeicheldrüse verläuft vom Schwanz zum Kopf der Bauchspeicheldrüse und nimmt dabei Sekrete aus allen interlobulären Gängen auf. Er geht in den Gallengang der Gallenblase über und bildet die Ampulla hepatopancreatica (Ampulla Vateri), die im absteigenden Teil des Zwölffingerdarms in die Papilla duodeni major mündet.

Diese Papille ist von einer verdickten Schicht aus glatter Muskulatur umgeben, die als Musculus sphincter Oddi bezeichnet wird und den Fluss der Pankreassekrete und der Galle in den Zwölffingerdarm reguliert. Der akzessorische Pankreasgang (Ductus pancreaticus minor/ Santorini-Gang) drainiert den Pankreaskopf und mündet über die Papilla duodeni minor in den Zwölffingerdarm.

Gangsystem des Pankreas

Funktion

Pankreaszellen sezernieren täglich etwa 1,5 l Flüssigkeit. Das Vorhandensein von saurem Speisebrei (Chymus), Fetten und Proteinen im Zwölffingerdarm stimuliert enteroendokrine (APUD) Zellen des Dünndarms, um Sekretin und Cholecystokinin (CCK) in die Blutbahn auszuschütten. Diese intestinalen Hormone stellen die Hauptregulatoren der Pankreassekrete dar. Zusätzlich zu diesem hormonellen Mechanismus wird die Aktivität der exokrinen Bauchspeicheldrüse auch durch parasympathische Innervation über den Nervus vagus reguliert.

Sekretin und CCK wirken zusammen, um die Sekretion von Pankreassaft oder -flüssigkeit zu induzieren. Der größte Teil der Bauchspeicheldrüsenflüssigkeit besteht aus Wasser mit großen Mengen an Natrium- und Bicarbonationen. Diese hochalkalische Flüssigkeit wird von den zentroazinären Zellen und Schaltstücken als Reaktion auf Sekretin ausgeschieden. Diese Reaktion dient dazu, den Säuregehalt des Zwölffingerdarms zu neutralisieren und eine optimale Umgebung für die Aktivität von Pankreasenzymen zu schaffen.

Pankreasenzyme bilden den Wirkstoff der Pankreasflüssigkeit. Sie werden von Azinuszellen als Reaktion auf CCK produziert, gespeichert und sezerniert. Enzyme der Bauchspeicheldrüse sind äußerst wirksam und können alle Arten von Makromolekülen verdauen. Daher werden sie in Form der oben genannten inaktiven Proenzyme ausgeschieden. Diese Enzyme sind nach der spezifischen Substanz unterteilt, die sie normalerweise verdauen:

Substrate und Produkte von Pankreasenzymen
Proteolytische Endopeptidasen (Trypsinogen, Chymotrypsinogen) Substrate: Proteine
Produkte: Aminosäuren
Proteolytische Exopeptidasen (Procarboxypeptidase, Proaminopeptidase) Substrate: Proteine
Produkte: Aminosäuren
Amylolytische Enzyme (alpha-Amylase) Substrate: Kohlenhydrate
Produkte: Glukose
Lipasen Substrate: Triglyceride
Produkte: Fettsäuren
Nukleolytische Enzyme (Desoxyribonuclease und Ribonuclease) Substrate: Nukleinsäuren
Produkte: Mononukleotide

Pankreasenzyme werden nur im Zwölffingerdarm unter dem Einfluss eines proteolytischen Enzyms namens Enterokinase aktiviert, das von der Schleimhaut des Zwölffingerdarms ausgeschieden wird. Die Enterokinase wandelt zuerst Trypsinogen in das extrem stark wirksame Trypsin um. Einmal aktiv, katalysiert Trypsin eine Kettenreaktion, die alle anderen Pankreasenzyme aktiviert.

Das Erfordernis einer alkalischen Umgebung und die Absonderung der Enterokinase im Zwölffingerdarm verhindert die unerwünschte Aktivierung dieser Enzyme in der Bauchspeicheldrüse.

Endokrines Pankreas

Histologie

Die endokrine Komponente macht etwa 2% der Bauchspeicheldrüse aus, was etwa 1-2 Millionen Pankreasinseln (Langerhans-Inseln) entspricht. Sie sind im gesamten exokrinen Teil der Bauchspeicheldrüse verteilt, wobei sich die meisten im Bereich des Schwanzes befinden. Diese Inseln sind vom Rest des Parenchyms durch eine zarte Hülle aus retikulärem Bindegewebe abgegrenzt.

Pankreasinseln sind kugelförmige Ansammlungen polygonaler endokriner Zellen. In einem H & E gefärbten histologischen Präparat der Bauchspeicheldrüse erscheinen sie als große, blass angefärbte Zellen, die von intensiv gefärbten basophilen Pankreas-Acini umhüllt sind. Die Zellen der Inseln sind durch Desmosomen und Gap junctions miteinander verbunden und bilden Banden oder Zellstränge. Pankreasinseln werden von vielen fenestrierten Kapillaren durchdrungen, die einen schnellen Eintritt von Pankreashormonen in das Blut ermöglichen.

Es gibt vier Haupttypen von Zellen in den Pankreasinseln:

  • B (beta)-Zellen - Diese Zellen produzieren Insulin und machen etwa 70% der Inselzellen aus. Sie befinden sich am häufigsten im zentralen Teil der Insel. B-Zellen enthalten viele sekretorische Körnchen, die ein dunkles Zentrum mit kristallisiertem Insulin besitzen, umgeben von einem breiten blassen Lichthof.
  • A (alpha)-Zellen - Diese Zellen scheiden Glucagon aus und machen 15-20% der Inselzellen aus. Sie sind normalerweise größer als B-Zellen und befinden sich am häufigsten in der Peripherie der Insel. Ihre Körnchen haben eine gleichmäßigere Größe und ein größeres dunkles Zentrum, das von einem schmaleren Lichthof umgeben ist als die B-Zellen. Das Granulat ist mit Glucagon gefüllt.
  • D (Delta)-Zellen - Diese Zellen scheiden Somatostatin aus und machen 5-10% der Inselzellen aus. Sie befinden sich diffus auf der gesamten Insel, am häufigsten jedoch in der Peripherie. D-Zellen enthalten im Vergleich zu A- und B-Zellen größere sekretorische Körnchen.
  • PP-Zellen (Pankreas-Polypeptid) - Diese Zellen scheiden Pankreas-Polypeptid aus und machen <5% der Inselzellen aus. Sie befinden sich meist im Kopf der Bauchspeicheldrüse.

Funktion

Die Hormone der endokrinen Bauchspeicheldrüse sind die Hauptregulatoren des Glukose-, Lipid- und Proteinstoffwechsels.

Insulin

Insulin entfaltet seine Wirkung auf die meisten Körperzellen, insbesondere auf Leber, Muskeln und Fettgewebe. Die Hauptfunktion von Insulin hängt über verschiedene Mechanismen mit dem Glukosestoffwechsel, der Senkung des Blutzuckers und der Schonung von Protein- und Fettreserven zusammen:

  • Stimuliert die Aufnahme von Glukose in insulinabhängigen Geweben über GLUT4-Kanäle
  • Stimuliert die Verwendung von Glucose durch Aktivierung der intrazellulären Glykolyse
  • Stimuliert die Speicherung von Glukose in Form von Glykogen und hemmt die Glykogenolyse
  • Stimuliert die Glycerinsynthese und Lipogenese durch Stimulierung der Lipoproteinlipase
  • Stimuliert die Proteinsynthese in Skelettmuskelgewebe und Hepatozyten
  • Hemmt die Lipidoxidation und den Proteinkatabolismus

Glukagon

Glukagon ist das Hormon welches als Gegenspieler zum Insulin wirkt. Insgesamt bewirkt Glukagon über mehrere Mechanismen einen Anstieg des Blutzuckers, eine erhöhte Proteolyse und Lipolyse:

  • Stimuliert die Glukosesynthese durch Förderung der Glukoneogenese
  • Stimuliert die Freisetzung von gespeicherter Glucose durch Förderung der Glykogenolyse
  • Stimuliert die Mobilisierung von Fetten aus dem Fettgewebe
  • Stimuliert die Lipidoxidation durch Aktivierung der Leberlipase
  • Stimuliert die Proteolyse

Somatostatin

Dieses Hormon hemmt die Freisetzung von Insulin und Glucagon durch seine lokale parakrine Wirkung. Somatostatin ist identisch mit einem Hormon, das vom Hypothalamus ausgeschüttet wird und die Freisetzung von Wachstumshormon (GH) und Schilddrüsen-stimulierendem Hormon (TSH) aus dem Hypophysenvorderlappen hemmt.
Meistere sowohl die exokrinen als auch die endokrinen histologischen Anteile der Bauchspeicheldrüse mit dem folgenden Quiz:

Histologische Differentialdiagnose

Abzugrenzen ist das Pankreas von der Glandula parotis. Diese besitzt jedoch Streifenstücke und eine deutlich stärkere und schärfer abgrenzbare Septierung, außerdem finden sich im Pankreas keine Myoepithelzellen.

Klinik

Diabetes mellitus ist eine Stoffwechselstörung, die durch einen hohen Blutzuckerspiegel gekennzeichnet ist. Ausgelöst wird Diabetes durch eine Beeinträchtigung des Hormons Insulin. Je nach zugrundeliegender Ursache wird diese Störung in Typ 1 und Typ 2 unterteilt.

Diabetes mellitus Typ 1 (früher als juveniler Diabetes oder insulinabhängiger Diabetes bezeichnet) wird durch eine unzureichende Insulinproduktion, beziehungsweise durch einen absoluten Insulinmangel verursacht. In der Regel geschieht das aufgrund einer autoimmun bedingten Zerstörung von B (beta)-Zellen in den Pankreasinseln. Ein niedriger Insulinspiegel behindert den Eintritt von Glukose in die Zellen und führt zu einer Erhöhung des Blutglukosespiegels. Diese Art von Diabetes tritt früh auf, normalerweise vor dem 20. Lebensjahr.

Diabetes mellitus Typ 2 wird durch eine unzureichende zelluläre Reaktion auf Insulin verursacht, die auch als Insulinresistenz bezeichnet wird. Dies verhindert, dass Glukose trotz normaler oder sogar hoher Insulinspiegel in die Zellen eindringt und weiterhin in zu hohen Konzentrationen im Blut zirkuliert. Diese Art von Diabetes tritt in der Regel erst später, nämlich meist erst nach dem 40. Lebensjahr und vorwiegend bei übergewichtigen Personen auf.

Ein hoher Blutzuckerspiegel bei Diabetes verursacht die klassische Trias von Symptomen, die aus 3 Ps bestehen: Polydipsie (vermehrter Durst), Polyurie (vermehrtes Wasserlassen) und Polyphagie (vermehrter Hunger). Im Laufe der Zeit kann Diabetes mellitus viele Komplikationen nach sich ziehen, darunter eine periphere Neuropathie, chronische Nierenerkrankungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, chronische und schlecht heilende Wunden und andere.

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Quellen anzeigen

Quellen:

  • Lüllmann-Rauch, R. (2009). Taschenatlas Histologie (3. Auflage), Thieme, S. 408 ff.
  • Benninghoff, A., Drenckhahn, D. (2003). Anatomie Band 1 (16. Auflage), Urban & Fischer, S. 725 ff.
  • Ross, H. M, Pawlina, W. (2011). Histology (6th ed.). Philadelphia, PA: Lippincott Williams & Wilkins.

  • Mescher, A. L. (2013). Junquiera’s Basic Histology (13th ed.). New York, NY: McGraw-Hill Education

  • Young, B., Woodford, P., ODowd, G., & Wheater, P. R. (2014). Wheater’s functional histology: A text and colour atlas. Edinburgh: Churchill Livingstone.

  • Eroschenko, V. P. (2017). DiFiores atlas of histology with functional correlations. Philadelphia, Pa: Wolters Kluwer.

Text, Review, Layout:

  • Andreas Rheinländer
  • Gordana Sendic
  • Juliana Walek
  • Claudia Bednarek
  • Marie Hohensee

Illustration:

  • Azini der Bauchspeicheldrüse - Histologie
  • Läppchen der Bauchspeicheldrüse - Histologie
  •  sich entwickelnde Pankreas - Histologie
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