ENDOTELCELLER: EGENSKABER, STRUKTUR, TYPER, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

De endotelceller er metabolisk aktive celler, der hører til endotelet, de indre encellede linje blodkar. Dette cellelag har vigtige fysiologiske funktioner i kroppen, især med hensyn til kredsløbssystemet.

Udtrykket "endotel" blev opfundet af den schweiziske anatomist Wilhelm His i 1865 for at skelne mellem det indre lag af kropshulrummet og epitelet (som er det ydre lag).

Diagram over en blodkarvæg, der viser endotelceller (Kilde: Bruger: VS6507, via Wikimedia Commons)

Den oprindelige definition, der blev brugt af His, omfattede ikke kun det indre cellelag af blodkar, men også lymfekar og mesotheliale hulrum. Kort tid senere blev denne definition imidlertid kun reduceret til blod og lymfekar.

Den strategiske placering af disse celler giver dem mulighed for at fungere som en direkte grænseflade mellem komponenterne i blod (eller lymfe) og væv, hvilket gør dem vigtige for reguleringen af ​​adskillige fysiologiske processer relateret til det vaskulære system.

Blandt disse processer er opretholdelse af blodfluiditet og forebyggelse af trombedannelse samt regulering af transport af væsker og opløste stoffer såsom hormoner, proteinfaktorer og andre makromolekyler.

Det faktum, at endotelet udfører komplekse funktioner i dyrenes krop, indebærer, at dets celler er modtagelige for forskellige sygdomme, hvilket er af stor interesse for forskellige forskere.

egenskaber

Overfladearealet optaget af endotelceller i et voksent menneskes krop kan spænde over 3.000 kvadratmeter og veje mere end 700 g.

Dette cellelag, der betragtes som et "organ", der er vidt distribueret i kroppen, er ansvarlig for at modtage og oversætte de molekylære signaler, der transporteres i blodet til vævene, og orkestrerer et stort antal væsentlige fænomener for funktionen af ​​hele organismen.

Et kendetegn ved endotelceller er, at de og deres kerner er indrettet på en sådan måde, at de "ser" rettet i samme retning som blodstrømmen, der passerer gennem kanalerne, hvor de findes.

Endotelceller er meget heterogene, og det har at gøre med det faktum, at blod og lymfekar er fordelt over hele kroppen, udsat for en lang række forskellige mikro-miljøer, som pålægger betingelser for hvert enkelt endotel.

Disse vaskulære mikroforhold kan signifikant påvirke de epigenetiske egenskaber ved endotelceller, hvilket resulterer i forskellige differentieringsprocesser.

Dette er blevet demonstreret gennem undersøgelsen af ​​vævsspecifikke genekspressionsmønstre, gennem hvilke disse cellers utrolige kapacitet til at tilpasse sig både i antal og disposition til de lokale krav, hvor de findes, er blevet bevist.

Signalering

Endotelet er et sofistikeret signalbehandlingscenter, der kontrollerer stort set alle hjerte-kar-funktioner. Det karakteristiske ved dette sensoriske system er, at hver endotelcelle er i stand til at detektere forskellige typer signaler og generere forskellige typer svar.

Dette er måske det, der gør det muligt for dette helt specielle organ at udøve regulerende funktioner på blodtryk og hastighed og distribution af blod, ud over at kontrollere celleproliferation og migration i væggene i blodkar.

Generation

Det vaskulære system er det første organsystem, der udvikler sig i kroppen af ​​et dyreembryo. Under gastruleringsprocessen invaginerer det embryonale epitel gennem den primitive spalte, og det er derefter, at de mesodermale celler induceres.

Forfadercellerne fra endotelcellerne adskiller sig fra det mesodermale væv gennem en proces, der ser ud til at være uafhængig af gastrulation. Disse celler befinder sig i knoglemarven i tæt forbindelse med hæmatopoietiske celler.

Forfadercellerne er kendt som angioblaster og / eller hæmangioblaster. Imidlertid kan andre kropscellelinjer "transdifferentieres" i epitelceller og vice versa.

Angioblaster defineres som celler, der har potentialet til at differentiere til endotelceller, men ikke har de karakteristiske molekylære markører og ikke har dannet et "lumen" (disse markører vises under differentiering).

Differentieringshastigheden og proliferationen af ​​endotelceller er ekstremt høj under embryonal udvikling og under postnatal udvikling, men den aftager betydeligt hos voksne.

Identiteten af ​​epitelceller verificeres sædvanligvis ved at studere tilstedeværelsen eller ekspressionen af ​​specifikke messengerproteiner eller RNA'er, selvom disse "markører" ofte kan deles med andre cellelinjer.

Differentiering af stamceller

Endotelcelleforfaderceller kan opstå fra knoglemarven, men kan ikke med det samme integreres i de indre vaskulære vægge (endotel).

Forskellige forfattere har vist, at disse celler er rettet mod eller er grupperet på steder med aktiv neovaskularisering, som adskiller sig som respons på iskæmiske processer (mangel på ilt eller blodstrøm), vaskulært traume, tumorvækst eller andre.

Proliferation

Endotelceller, der er til stede i det vaskulære system, opretholder evnen til at dele sig og bevæge sig. Nye blodkar dannes takket være spredningen af ​​allerede eksisterende endotelceller, og dette forekommer både i embryonale væv (som vækst forekommer) og i voksent væv (til vævsombygning eller genopbygning).

Apoptose

Apoptose, eller programmeret celledød, er en normal proces, der forekommer i stort set alle celler i levende organismer, og som har forskellige fysiologiske funktioner i dem.

Det er kendetegnet ved kondensation af cytoplasmaet og kernen, ved krympning af celler og af eksponering på celleoverfladen af ​​specifikke molekyler til fagocytose. Under denne proces er der også nedbrydning af kromatin (kromosomalt DNA) og deformation af plasmamembranen.

Programmeret celledød kan udløses i endotelceller ved forskellige stimuli og molekylære faktorer. Dette har vigtige konsekvenser for hæmostase (forebyggelse af lækage af flydende blod).

En sådan proces er essentiel ved ombygning, regression og angiogenese (dannelse af nye blodkar). Da det kan påvirke integriteten og funktionen af ​​det vaskulære endotel, kan endotel apoptose bidrage til patogenesen af ​​en lang række humane sygdomme.

In vivo-eksperimenter antyder, at disse patologier kan indbefatte arteriosklerose, medfødt hjertesvigt, diabetisk retinopati, emfysem, sklerodermi, seglcellesygdom, systemisk lupus erythematosus eller trombotisk thrombocytopenisk purpura, blandt andre.

Hvor findes de?

Endotelceller findes som navnet antyder i de forskellige typer endotel, der linjer den indre overflade af blod og lymfekar.

I det vaskulære endothelium i blodet danner endotelcellerne i venerne og arterierne for eksempel et uafbrudt cellelag, hvor cellerne forbindes ved hjælp af stramme forbindelser.

Struktur

Langt fra at være kollektivt identiske kan endotelceller betragtes som et gigantisk konsortium af forskellige virksomheder, hver med sin egen identitet.

Langs de vaskulære grene varierer formen af ​​endotelcellerne betydeligt. Yderligere kan der forekomme betydelige fænotype forskelle mellem celler, der hører til forskellige segmenter af det samme vaskulære system, organ eller karretype.

På trods af dette krav er dette typisk flade celler, der kan være "lubne" eller kuboidale i endotelvene.

Dets tykkelse varierer fra mindre end 0,1 μm i venerne og kapillærerne til 1 μm i aorta arterien, og dens struktur er ombygget som respons på flere faktorer, især den såkaldte "hæmodynamiske forskydningsspænding."

Længden af ​​endotelcellerne er forskellig med hensyn til deres anatomiske placering, da det er blevet rapporteret, at de aorta-endotelceller i rotter er aflange og tynde, mens de i lungearterierne er kortere og rundere.

Som mange andre celler i kroppen dækkes endotelceller således af en belægning af proteiner og sukker kendt som glycocalyx, som er en grundlæggende del af den vaskulære barriere og er mellem 0,1 og 1 mikron tyk.

Denne ekstracellulære "region" produceres aktivt af endotelceller og optager rummet mellem cirkulerende blod og celler. Det har vist sig at have funktioner både i vaskulær beskyttelse og i celleregulering og hæmostatiske mekanismer.

Subcellulær struktur

Det intracellulære rum i endotelceller er fyldt med clathrinbelagte vesikler, multivesikulære legemer og lysosomer, som er kritiske for endocytiske molekylære transportveje.

Lysosomer er ansvarlige for nedbrydning og genanvendelse af makromolekyler, der ledes til dem ved endocytose. Denne proces kan også forekomme på celleoverfladen, i Golgi-komplekset og den endoplasmatiske retikulum.

Disse celler er også rige på caveolae, som er kolbeformede vesikler associeret med plasmamembranen og normalt er åbne på luminalsiden eller kan være fri i cytosolen. Forekomsten af ​​disse strukturer afhænger af den betragtede epitel.

typer

Endotelceller kan have meget forskellige fænotyper, der reguleres af, hvor de findes, og tidspunktet for udvikling. Det er af denne grund, at mange forfattere mener, at disse er meget heterogene, da de ikke kun varierer med hensyn til deres struktur, men også deres funktion.

Endotelet kan klassificeres som kontinuerligt eller diskontinuerligt. Det kontinuerlige endotel kan på sin side være indhegnet eller ikke-indhegnet. Fenestrerne er en slags intracellulære "porer", der strækker sig over celletykkelsen.

Det kontinuerlige ikke-fenestrerede endotel udgør den indre foring af arterierne, venerne og kapillærerne i hjernen, huden, hjertet og lungerne.

Kontinuerligt fenestreret epitel er derimod almindeligt i områder, der er kendetegnet ved høj filtrering og transendotel transport (kapillærer i de eksokrine og endokrine kirtler, maveslimhinde og tarmslimhinde, glomeruli og nyre tubuli).

Nogle sinusformede vaskulære senge og en del af levervævet er beriget med diskontinuerligt endotel.

Funktioner

Endotelet har vigtige fysiologiske funktioner, herunder vasomotorisk tonekontrol, blodcellehandel, hæmostatisk balance, permeabilitet, spredning og medfødt og adaptiv overlevelse og immunitet.

Fra et funktionelt synspunkt har endotelceller et grundlæggende opdelingsjob. Normalt befinder disse sig i en tilstand af "ro", da de ikke er aktive fra det proliferative synspunkt (deres halveringstid kan være mere end 1 år).

Deres generelle funktioner og endotheliet, som de udgør, kan opdeles i: permeabilitet, blodcellehandel og hæmostase.

Cellulær trafik og permeabilitetsfunktioner

Endotelet er en semi-permeabel struktur, da det skal tillade transport af forskellige opløste stoffer og væsker til og fra blodet. Under normale forhold er strømmen fra og til blodet gennem endotelet kontinuerlig, hvor endotheliet af kapillærerne hovedsageligt deltager.

En del af permeabilitetsfunktionen af ​​kapillærendotelet er at tillade passage af leukocytter og nogle inflammatoriske mediatorer gennem karene, hvilket opnås med ekspression af molekyler og kemoattractanter i endotelcellerne.

Derfor involverer transport af leukocytter fra blodet til det underliggende væv flertrinsadhæsionskaskader, herunder initial vedhæftning, rullning, arrestering og transmigration, der forekommer næsten udelukkende i de post-kapillære venuler.

Takket være deres deltagelse i cellehandel er endotelceller involveret i helings- og betændelsesprocesserne, hvor de deltager i dannelsen af ​​nye kar fra eksisterende kar. Det er en vigtig proces til vævsreparation.

Funktioner i hæmostase

Endotelet deltager i opretholdelsen af ​​blodet, væsketilstanden og i fremme af den begrænsede dannelse af blodpropper, når der er skade på integriteten af ​​de vaskulære vægge.

Endotelceller udtrykker faktorer, der hæmmer eller fremmer koagulering (antikoagulantia og koagulanter), afhængigt af de specifikke signaler, de modtager gennem hele livet.

Hvis disse celler ikke var så fysiologisk og strukturelt plastiske som de er, ville vækst og reparation af kropsvæv ikke være muligt.

Referencer

1. Aird, WC (2007). Fænotypisk heterogenitet af endotelet: I. Struktur, funktion og mekanismer. Circulation Research, 100, 158-173.
2. Aird, WC (2012). Endotelcelleheterogenitet. Cold Spring Harbour Perspectives in Medicine, 2, 1–14.
3. Alphonsus, CS, & Rodseth, RN (2014). Den endoteliale glycocalyx: en gennemgang af den vaskulære barriere. Anæstesi, 69, 777–784.
4. Back, N., & Luzio, NR Di. (1977). Den trombotiske proces i Atherogenesis. (B. Chandler, K. Eurenius, G. McMillan, C. Nelson, C. Schwartz, & S. Wessler, Eds.). Plenum Press.
5. Chi, J., Chang, HY, Haraldsen, G., Jahnsen, FL, Troyanskaya, OG, Chang, DS,… Brown, PO (2003). Endotelcellediversitet afsløret ved global ekspressionprofilering. PNAS, 100 (19), 10623-10628.
6. Choy, JC, Granville, DJ, Hunt, DWC, & Mcmanus, BM (2001). Endotelcelle-apoptose: Biokemiske egenskaber og potentielle implikationer for åreforkalkning. J. Mol. Celle. Cardiol., 33, 1673-1690.
7. Biografer, BDB, Pollak, ES, Buck, CA, Loscalzo, J., Zimmerman, GA, Mcever, RP,… Stern, DM (1998). Endotelceller i fysiologi og patofysiologi af vaskulære forstyrrelser. Journal of The American Society of Hematology, 91 (10), 3527–3561.
8. Fajardo, L. (1989). Kompleksiteten af ​​endotelceller. Tildelingsartikler og særberetninger, 92 (2), 241-250.
9. Kharbanda, RK, & Deanfield, JE (2001). Funktioner af det sunde endotel. Koronararteriesygdom, 12, 485–491.
10. Ribatti, D. (2007). Opdagelsen af ​​endotel-stamceller. En historisk gennemgang. Leukemia Research, 31, 439–444.
11. Risau, W. (1995). Differentiering af endotel. FASEB-tidsskriftet, 9, 926–933.
12. van Hinsberg, V. (2001). Endotelet: vaskulær kontrol af hæmostase. European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology, 95, 198–201.
13. Winn, R., & Harlan, J. (2005). Rollen af ​​endotelcelle apoptose i inflammatoriske og immunsygdomme. Journal of Thrombosis and Haemostasis, 3, 1815-1824.