ENDOTELIÁLNÍ BUŇKY: VLASTNOSTI, STRUKTURA, TYPY, FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Tyto výstelkové buňky jsou metabolicky aktivní buňky, které patří k endotelu, vnitřních jednobuněčných linie cév. Tato buněčná vrstva má v těle důležité fyziologické funkce, zejména s ohledem na oběhový systém.

Termín “endothelium” byl vytvořen švýcarským anatomistou Wilhelm His v 1865 rozlišovat mezi vnitřní vrstvou tělních dutin a epitelem (který je vnější vrstva).

Schéma stěny krevních cév ukazující endotelové buňky (Zdroj: Uživatel: VS6507, přes Wikimedia Commons)

Počáteční definice použitá Jeho zahrnovala nejen vnitřní buněčnou vrstvu krevních cév, ale také lymfatické cévy a mezoteliální dutiny. Krátce nato však byla tato definice omezena pouze na krev a lymfatickou vaskulaturu.

Strategické umístění těchto buněk jim umožňuje působit jako přímé rozhraní mezi složkami krve (nebo lymfy) a tkání, což je činí nezbytnými pro regulaci četných fyziologických procesů souvisejících s vaskulárním systémem.

Mezi tyto procesy patří udržování tekutosti krve a prevence tvorby trombu, jakož i regulace transportu tekutin a solutů, jako jsou hormony, proteinové faktory a další makromolekuly.

Skutečnost, že endotel plní v těle zvířat složité funkce, znamená, že jeho buňky jsou citlivé na různá onemocnění, která jsou pro různé vědce velmi zajímavá.

vlastnosti

Plocha zabíraná endoteliálními buňkami v těle dospělého člověka může přesahovat více než 3 000 metrů čtverečních a vážit více než 700 g.

Tato buněčná vrstva, považovaná za „orgán“ široce distribuovaný v celém těle, je zodpovědná za příjem a přenos molekulárních signálů, které jsou transportovány v krvi do tkání, organizuje velké množství základních jevů pro fungování celého organismu.

Charakteristikou endoteliálních buněk je to, že oni a jejich jádra jsou zarovnáni tak, že „vypadají“ nasměrovaní stejným směrem jako krevní tok, který prochází kanály, kde jsou nalezeny.

Endotelové buňky jsou vysoce heterogenní, a to souvisí se skutečností, že krev a lymfatické cévy jsou distribuovány v celém těle, vystaveny širokému spektru různých mikroprostředí, která ukládají podmínky pro každý konkrétní endotel.

Tato vaskulární mikroprostředí mohou významně ovlivnit epigenetické vlastnosti endoteliálních buněk, což má za následek odlišné diferenciační procesy.

To bylo prokázáno studiem tkáňově specifických genových expresních vzorců, díky kterým byla prokázána neuvěřitelná schopnost těchto buněk přizpůsobit se jak počtu, tak dispozicím místním požadavkům, kde jsou nalezeny.

Signalizace

Endotel je sofistikované středisko pro zpracování signálu, které řídí prakticky všechny kardiovaskulární funkce. Charakteristickým rysem tohoto smyslového systému je to, že každá endoteliální buňka je schopna detekovat různé typy signálů a generovat různé typy odpovědí.

To je možná to, co umožňuje tomuto velmi speciálnímu orgánu vykonávat regulační funkce týkající se krevního tlaku a rychlosti a distribuce krve, kromě kontroly proliferace a migrace buněk ve stěnách krevních cév.

Generace

Vaskulární systém je první orgánový systém, který se vyvíjí v těle zvířecího embrya. Během procesu gastrulace se embryonální epitel inaginuje skrz primitivní rozštěp a potom se indukují mezodermální buňky.

Progenitorové buňky endoteliálních buněk se liší od mezodermální tkáně procesem, který se zdá být nezávislý na gastrulaci. Tyto buňky sídlí v kostní dřeni v těsné souvislosti s hematopoetickými buňkami.

Progenitorové buňky jsou známé jako angioblasty a / nebo hemangioblasty. Jiné buněčné buněčné linie však mohou být „transdiferencovány“ do epiteliálních buněk a naopak.

Angioblasty jsou definovány jako buňky, které mají potenciál diferencovat se na endoteliální buňky, ale nemají charakteristické molekulární markery a nevytvořily „lumen“ (tyto markery se objevují během diferenciace).

Míra diferenciace a proliferace endoteliálních buněk je extrémně vysoká během embryonálního vývoje a během postnatálního vývoje, ale u dospělých výrazně klesá.

Identita epitelových buněk je obvykle ověřena studováním přítomnosti nebo exprese specifických messengerových proteinů nebo RNA, ačkoli tyto "markery" mohou být často sdíleny s jinými buněčnými liniemi.

Diferenciace progenitorových buněk

Progenitorové buňky endoteliálních buněk mohou pocházet z kostní dřeně, ale nemohou být okamžitě začleněny do vnitřních vaskulárních stěn (endotel).

Různí autoři ukázali, že tyto buňky jsou zaměřeny na nebo jsou seskupeny v místech aktivní neovaskularizace, lišící se v reakci na ischemické procesy (nedostatek kyslíku nebo průtok krve), vaskulární trauma, růst nádoru nebo jiné.

Proliferace

Endotelové buňky přítomné ve vaskulárním systému si zachovávají schopnost dělit se a pohybovat se. Nové krevní cévy se vytvářejí díky proliferaci již existujících endoteliálních buněk, k čemuž dochází jak v embryonálních tkáních (jako růst), tak v dospělých tkáních (pro remodelaci nebo rekonstrukci tkání).

Apoptóza

Apoptóza nebo programovaná buněčná smrt je normální proces, který se vyskytuje prakticky ve všech buňkách živých organismů a má v nich různé fyziologické funkce.

Je charakterizována kondenzací cytoplazmy a jádra, smrštěním buněk a expozicí specifických molekul fagocytózy na povrchu buněk. Během tohoto procesu dochází také k rozkladu chromatinu (chromozomální DNA) a deformaci plazmatické membrány.

Programovaná buněčná smrt může být v endoteliálních buňkách vyvolána různými stimuly a molekulárními faktory. To má důležité důsledky pro hemostázu (prevence úniku tekuté krve).

Takový proces je nezbytný při remodelaci, regresi a angiogenezi (tvorba nových krevních cév). Protože může ovlivnit integritu a funkci vaskulárního endotelu, může endoteliální apoptóza přispívat k patogenezi celé řady lidských chorob.

Experimenty in vivo naznačují, že tyto patologie mohou zahrnovat arteriosklerózu, vrozené srdeční selhání, diabetickou retinopatii, emfyzém, sklerodermii, srpkovité onemocnění, systémový lupus erythematodes nebo trombotickou trombocytopenickou purpuru.

Kde se nacházejí?

Endoteliální buňky, jak naznačuje jejich název, se nacházejí v různých typech endotelu, které lemují vnitřní povrch krve a lymfatických cév.

Například v krevním vaskulárním endotelu tvoří endoteliální buňky žil a tepen nepřerušovanou buněčnou vrstvu, kde jsou buňky spojeny pevnými spojeními.

Struktura

Endotheliální buňky nejsou zdaleka kolektivně identické, ale lze je považovat za gigantické konsorcium různých společností, z nichž každá má svou vlastní identitu.

Tvar endoteliálních buněk se podél vaskulárních větví značně liší. Kromě toho mohou existovat značné fenotypové rozdíly mezi buňkami patřícími do různých segmentů stejného vaskulárního systému, orgánu nebo typu cévy.

Přes toto tvrzení jsou to obvykle ploché buňky, které mohou být „buclaté“ nebo kvádrové v endoteliálních žilách.

Jeho tloušťka kolísá od méně než 0,1 μm v žilách a kapilárách do 1 μm v aorta tepně a její struktura je předělána v reakci na více faktorů, zejména na takzvané „hemodynamické smykové napětí“.

Délka endoteliálních buněk se liší s ohledem na jejich anatomické umístění, protože se uvádí, že v krevních cévách potkanů ​​jsou aortální endoteliální buňky protáhlé a tenké, zatímco v plicních tepnách jsou kratší a kulatější.

Tak, jako mnoho jiných buněk v těle, jsou endotelové buňky pokryty potahem proteinů a cukrů známých jako glykokalyx, který je základní součástí vaskulární bariéry a je tlustý mezi 0,1 a 1 mikronem.

Tato extracelulární "oblast" je aktivně produkována endoteliálními buňkami a zabírá prostor mezi cirkulující krví a buňkami. Bylo prokázáno, že má funkce jak při ochraně cév, tak při regulaci buněk a hemostatických mechanismech.

Subcelulární struktura

Intracelulární prostor endoteliálních buněk je plný klatrinem pokrytých vesikul, multivesikulárních těl a lysozomů, které jsou kritické pro endocytární dráhy molekulárního transportu.

Lysozomy jsou zodpovědné za degradaci a recyklaci makromolekul, které jsou na ně směrovány endocytózou. Tento proces může také nastat na buněčném povrchu, v Golgiho komplexu a endoplazmatickém retikulu.

Tyto buňky jsou také bohaté na caveolae, což jsou vezikuly ve tvaru baňky spojené s plazmovou membránou a jsou obvykle otevřené luminální straně nebo mohou být v cytosolu volné. Množství těchto struktur závisí na typu uvažovaného epitelu.

Typy

Endoteliální buňky mohou mít velmi odlišné fenotypy, které jsou regulovány podle toho, kde jsou nalezeny, a podle doby vývoje. Z tohoto důvodu se mnozí autoři domnívají, že jsou velmi heterogenní, protože se liší nejen svou strukturou, ale také svou funkcí.

Endotel může být klasifikován jako kontinuální nebo diskontinuální. Kontinuální endotel může být oplocen nebo nefestestován. Fenestry jsou druhem intracelulárních „pórů“, které sahají po celé tloušťce buňky.

Kontinuální nefenestrátovaný endotel vytváří vnitřní výstelku tepen, žil a kapilár mozku, kůže, srdce a plic.

Kontinuální fenestrovaný epitel je naproti tomu běžný v oblastech charakterizovaných vysokou filtrací a transendoteliálním transportem (kapiláry exokrinních a endokrinních žláz, žaludeční a střevní sliznice, glomeruli a renální tubuly).

Některá sinusová cévní lůžka a část jaterní tkáně jsou obohaceny diskontinuálním endotelem.

Funkce

Endotel má důležité fyziologické funkce, včetně kontroly vazomotorického tónu, obchodu s krevními buňkami, hemostatické rovnováhy, propustnosti, proliferace a vrozeného a adaptivního přežití a imunity.

Z funkčního hlediska mají endoteliální buňky základní dělení. Obvykle jsou ve stavu „klidu“, protože nejsou aktivní z proliferačního hlediska (jejich poločas může být více než 1 rok).

Jejich obecné funkce a funkce endotelu, které tvoří, lze rozdělit na: permeabilitu, obchodování s krevními buňkami a hemostázu.

Funkce buněčného provozu a propustnosti

Endotel je polopropustná struktura, protože musí umožňovat transport různých solutů a tekutin do a z krve. Za normálních podmínek je tok z krve do krve endotelem kontinuální, na kterém se podílí hlavně endotel kapilár.

Součástí funkce propustnosti kapilárního endotelu je umožnit průchod leukocytů a některých zánětlivých mediátorů cévami, čehož je dosaženo expresí molekul a chemoatraktantů v endoteliálních buňkách.

Proto transport leukocytů z krve do podkladových tkání zahrnuje vícestupňové adhezní kaskády včetně počáteční adheze, válcování, zastavení a transmigrace, k nimž dochází téměř výhradně v postkapilárních venulách.

Díky jejich účasti na obchodování s buňkami se endotelové buňky podílejí na hojení a zánětlivých procesech, kde se podílejí na tvorbě nových cév z již existujících cév. Je to zásadní proces pro opravu tkáně.

Funkce v hemostáze

Endotel se podílí na udržování krve, stavu tekutin a na podpoře omezené tvorby sraženin, pokud dojde k poškození integrity cévních stěn.

Endoteliální buňky exprimují faktory, které inhibují nebo podporují koagulaci (antikoagulanty a koagulanty), v závislosti na specifických signálech, které dostávají po celý život.

Pokud by tyto buňky nebyly tak fyziologicky a strukturálně plastické jako jsou, růst a oprava tělesných tkání by nebyla možná.

Reference

1. Aird, WC (2007). Fenotypová heterogenita endotelu: I. Struktura, funkce a mechanismy. Circulation Research, 100, 158-173.
2. Aird, WC (2012). Heterogenita endoteliálních buněk. Perspektivy studeného jara v medicíně, 2, 1-14.
3. Alphonsus, CS, & Rodseth, RN (2014). Endoteliální glykokalyx: přehled vaskulární bariéry. Anesthesia, 69, 777–784.
4. Zpět, N., a Luzio, NR Di. (1977). Trombotický proces v aterogenezi. (B. Chandler, K. Eurenius, G. McMillan, C. Nelson, C. Schwartz a S. Wessler, Eds.). Plenum Press.
5. Chi, J., Chang, HY, Haraldsen, G., Jahnsen, FL, Troyanskaya, OG, Chang, DS,… Brown, PO (2003). Diverzita endoteliálních buněk odhalená profilováním globálních výrazů. PNAS, 100 (19), 10623-10628.
6. Choy, JC, Granville, DJ, Hunt, DWC a Mcmanus, BM (2001). Apoptóza endoteliálních buněk: biochemické vlastnosti a možné důsledky pro aterosklerózu. J. Mol. Buňka. Cardiol., 33, 1673-1690.
7. Cinemas, BDB, Pollak, ES, Buck, CA, Loscalzo, J., Zimmerman, GA, Mcever, RP,… Stern, DM (1998). Endoteliální buňky ve fyziologii a v patofyziologii vaskulárních poruch. The Journal of the American Society of Hematology, 91 (10), 3527–3561.
8. Fajardo, L. (1989). Složitost endoteliálních buněk. Články o udělení a zvláštní zprávy, 92 (2), 241–250.
9. Kharbanda, RK, a Deanfield, JE (2001). Funkce zdravého endotelu. Ischemická choroba srdeční, 12, 485–491.
10. Ribatti, D. (2007). Objev endotelových progenitorových buněk. Historická recenze. Leukemia Research, 31, 439–444.
11. Risau, W. (1995). Diferenciace endotelu. The FASEB Journal, 9, 926–933.
12. van Hinsberg, V. (2001). Endotel: vaskulární kontrola hemostázy. Evropský věstník porodnictví a gynekologie a reprodukční biologie, 95, 198–201.
13. Winn, R., & Harlan, J. (2005). Role apoptózy endoteliálních buněk u zánětlivých a imunitních onemocnění. Journal of Thrombosis and Haemostasis, 3, 1815–1824.