膵島

膵島で産生されるホルモンは、（少なくとも）5種類の細胞によって直接血流中に分泌される。ラットの膵島では、内分泌細胞の種類は次のように分布している。^{[ 7 ]}

• グルカゴンを産生するα細胞（膵島細胞全体の20%）
• インスリンとアミリンを産生するβ細胞（約70％）
• 膵ポリペプチドを産生するPP細胞（γ細胞またはF細胞）（5%未満）
• ソマトスタチンを産生するデルタ細胞（10%未満）
• グレリンを産生するイプシロン細胞（1%未満）

膵島細胞構造は種によって異なることが認識されている。 ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} 特に、げっ歯類の膵島はクラスターの中心部にインスリン産生β細胞が大部分を占め、周辺部にはα細胞、δ細胞、PP細胞が少ないのが特徴であるのに対し、ヒトの膵島はクラスター全体にわたってα細胞とβ細胞が密接な関係にある。^{[ 8 ] [ 10 ]}

膵島におけるβ細胞の割合は種によって異なり、ヒトでは約40～50%である。内分泌細胞の他に、間質細胞（線維芽細胞）、血管細胞（内皮細胞、周皮細胞）、免疫細胞（顆粒球、リンパ球、マクロファージ、樹状細胞）、神経細胞が存在する。^{[ 11 ]}

膵島には大量の血液が流れ、膵島 1gあたり毎分5～6mLの 流量がある。これは膵臓の外分泌組織の最大15倍にもなる。^{[ 11 ]}

膵島はパラクリンおよびオートクリンによるコミュニケーションを通じて互いに影響し合い、β細胞は他の6～7個のβ細胞と電気的に結合しているが、他の細胞型とは結合していない。^{[ 12 ]}膵島は豊富な神経支配と血管分布を特徴とするが、げっ歯類とヒトの膵島には顕著な違いがある。研究によると、ヒトの膵島の血管密度はげっ歯類の膵島の約5分の1である。^{[ 13 ] [ 14 ]}膵島内の血管ネットワークは糸球体のような構造に似ており、各内分泌細胞に近接して配置された多数の窓を持つ内皮細胞で構成されている。^{[ 15 ] [ 10 ]}その結果、膵島内の酸素分圧は周囲の外分泌組織よりも著しく高い。^{[ 16 ]}

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  染色された膵島。
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  膵島（α細胞を示す）
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  膵島。ベータ細胞が示されている。

膵島細胞の電気的活動はパッチクランプ法を用いて研究されてきた。その結果、無傷の膵島細胞の挙動は分散した細胞の挙動とは大きく異なることが明らかになった。^{[ 20 ]}

膵島にあるβ細胞はインスリンを分泌するため、糖尿病において重要な役割を果たしている。これらのβ細胞は免疫系の攻撃によって破壊されると考えられている。

1型糖尿病では膵島β細胞が自己免疫プロセスによって選択的に破壊されるため、臨床医や研究者は、膵臓全移植や人工膵臓に代わる選択肢として、生理的なβ細胞機能を回復させる手段として膵島移植を積極的に研究している。^{[ 21 ] [ 22 ]}膵島移植は、1970年代初頭にインスリンを必要とする糖尿病の治療における有効な選択肢として登場し、その後30年間着実に進歩を遂げた。^{[ 23 ]} 2008年時点の臨床試験死体ドナーの膵島を不安定な1型糖尿病患者に移植すると、インスリン依存からの脱却と代謝コントロールの改善が再現性高く得られることが示されている。^{[ 22 ]}あるいは、膵島移植の適応とならない1型糖尿病患者には、毎日のインスリン注射が効果的な治療法となる。

体格指数（BMI）が高い人は、移植時の技術的な合併症が多いため、膵臓ドナーとしては不適格です。しかし、膵臓が大きいため、より多くの膵島を分離することが可能であり、そのため膵島ドナーとしてはより適しています。^{[ 24 ]}

膵島移植は、この疾患の治療に必要なβ細胞からなる組織の移植のみを伴う。そのため、より技術的に難しく、例えば膵炎による臓器喪失のリスクがある全膵臓移植よりも優れている。^{[ 24 ]}また、患者に全身麻酔が必要ないという利点もある。^{[ 25 ]}

1型糖尿病に対する膵島移植（2008年現在））ドナー膵島に対する宿主拒絶反応を防ぐためには、強力な免疫抑制が必要である。 ^{[ 26 ]}

膵島は門脈に移植され、その後肝臓に移植される。^{[ 24 ]}移植後数ヶ月でこの部位の血管密度が内因性膵島よりも低いため、門脈分枝血栓症のリスクがあり、膵島生存率が低い。したがって、膵島の生存には新生血管形成が重要であり、これは例えば膵島と血管内皮細胞によって産生されるVEGFによって支えられている。 ^{[ 11 ] [ 25 ]}しかし、門脈内移植には他にもいくつかの欠点があり、そのため膵島移植により良い微小環境を提供する他の代替部位が検討されている。^{[ 24 ]}膵島移植の研究は、膵島のカプセル化、CNIフリー（カルシニューリン阻害剤）免疫抑制、膵島損傷のバイオマーカー、または膵島ドナー不足にも焦点を当てている。^{[ 27 ]}

β細胞の代替供給源として、成体幹細胞または前駆細胞由来のインスリン産生細胞は、移植用臓器の不足を克服するのに貢献するだろう。再生医療の分野は急速に発展しており、近い将来に大きな希望を与えている。しかし、1型糖尿病は膵臓のβ細胞の自己免疫破壊の結果である。したがって、効果的な治療には、適切で安全な免疫介入とβ細胞再生アプローチを組み合わせた、段階的かつ統合的なアプローチが必要となるだろう。^{[ 28 ]}また、健康なヒトおよびマウスの膵島と糖尿病の膵島の両方で、α細胞が自発的に運命を変えてβ細胞に分化転換できることが実証されており、これは将来のβ細胞再生の供給源となる可能性がある。^{[ 29 ]}実際、膵島の形態と内分泌分化は直接関連していることがわかっている。^{[ 30 ]}内分泌前駆細胞は凝集して移動し、芽状の膵島前駆細胞、すなわち「半島」を形成することで分化する。半島の外層はα細胞で構成され、その下にβ細胞が後から形成される。凍結保存は、移植結果を向上させるために膵島の供給チェーンを改善する可能性を示している。^{[ 31 ]}