ENDOTELOVÉ BUNKY: CHARAKTERISTIKA, ŠTRUKTÚRA, TYPY, FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2025

Tieto výstelkové bunky sú metabolicky aktívne bunky, ktoré patria k endotelu, vnútorných jednobunkových línie ciev. Táto bunková vrstva má v tele dôležité fyziologické funkcie, najmä s ohľadom na obehový systém.

Termín „endotel“ bol vytvorený švajčiarskym anatomistom Wilhelmom His v roku 1865, aby sa rozlíšila vnútorná vrstva telových dutín a epitel (ktorá je vonkajšou vrstvou).

Schéma steny krvných ciev ukazujúcich endotelové bunky (Zdroj: Používateľ: VS6507, Wikimedia Commons)

Počiatočná definícia použitá Jeho zahrnovala nielen vnútornú bunkovú vrstvu krvných ciev, ale tiež lymfatické cievy a mezoteliálne dutiny. O krátko neskôr sa však táto definícia obmedzila iba na krvnú a lymfatickú vaskulatúru.

Strategické umiestnenie týchto buniek im umožňuje pôsobiť ako priame rozhranie medzi zložkami krvi (alebo lymfy) a tkanivami, čo ich robí nevyhnutnými pre reguláciu početných fyziologických procesov súvisiacich s vaskulárnym systémom.

Medzi tieto procesy patrí udržiavanie tekutosti krvi a prevencia tvorby trombu, ako aj regulácia transportu tekutín a rozpustených látok, ako sú hormóny, proteínové faktory a ďalšie makromolekuly.

Skutočnosť, že endotel plní v tele zvierat komplexné funkcie, znamená, že jeho bunky sú náchylné na rôzne choroby, ktoré sú pre rôznych vedcov veľmi zaujímavé.

vlastnosti

Plocha, ktorú zaberajú endotelové bunky v tele dospelého človeka, sa môže rozkladať na ploche viac ako 3 000 metrov štvorcových a vážiť viac ako 700 g.

Táto bunková vrstva, považovaná za „orgán“ široko distribuovaný v tele, je zodpovedná za príjem a prenos molekulárnych signálov, ktoré sa prenášajú v krvi do tkanív, organizuje veľké množstvo základných javov pre fungovanie celého organizmu.

Charakteristikou endotelových buniek je to, že sú a ich jadrá usporiadané takým spôsobom, že „vyzerajú“ nasmerované rovnakým smerom ako krvný tok, ktorý prechádza kanálikmi, kde sa nachádzajú.

Endotelové bunky sú vysoko heterogénne a to súvisí so skutočnosťou, že krv a lymfatické cievy sú distribuované v tele, vystavené širokému spektru rôznych mikroprostredí, ktoré ukladajú podmienky pre každý konkrétny endotel.

Tieto vaskulárne mikroprostredia môžu významne ovplyvniť epigenetické vlastnosti endotelových buniek, čo vedie k odlišným procesom diferenciácie.

Bolo to demonštrované štúdiom tkanivovo špecifických génových expresných vzorcov, pomocou ktorých sa dokázala neuveriteľná kapacita týchto buniek prispôsobiť sa čo do počtu aj dispozície miestnym požiadavkám, v ktorých sa nachádzajú.

signalizácia

Endotel je sofistikované centrum na spracovanie signálu, ktoré riadi prakticky všetky kardiovaskulárne funkcie. Charakteristickým rysom tohto senzorického systému je to, že každá endotelová bunka je schopná detegovať rôzne typy signálov a generovať rôzne typy reakcií.

To je pravdepodobne to, čo umožňuje tomuto veľmi špeciálnemu orgánu vykonávať regulačné funkcie týkajúce sa krvného tlaku a rýchlosti a distribúcie krvi, okrem kontroly proliferácie a migrácie buniek v stenách krvných ciev.

generácie

Vaskulárny systém je prvý orgánový systém, ktorý sa vyvinul v tele zvieracieho embrya. Počas gastrulačného procesu sa embryonálny epitel invaginuje primitívnym rozštiepením a potom sa indukujú mezodermálne bunky.

Progenitorové bunky endoteliálnych buniek sa odlišujú od mezodermálneho tkaniva procesom, ktorý sa javí ako nezávislý od gastrulácie. Tieto bunky sídlia v kostnej dreni v úzkom spojení s krvotvornými bunkami.

Progenitorové bunky sú známe ako angioblasty a / alebo hemangioblasty. Iné bunkové línie tela však môžu byť „transdiferencované“ do epitelových buniek a naopak.

Angioblasty sú definované ako bunky, ktoré majú potenciál sa diferencovať na endoteliálne bunky, ale nemajú charakteristické molekulárne markery a nevytvorili „lúmen“ (tieto markery sa objavujú počas diferenciácie).

Miera diferenciácie a proliferácie endotelových buniek je extrémne vysoká počas embryonálneho vývoja a počas postnatálneho vývoja, ale u dospelých sa výrazne znižuje.

Identita epitelových buniek sa zvyčajne overuje študovaním prítomnosti alebo expresie špecifických mediátorov proteínov alebo RNA, hoci tieto „markery“ sa môžu často zdieľať s inými bunkovými líniami.

Diferenciácia progenitorových buniek

Progenitorové bunky endoteliálnych buniek môžu pochádzať z kostnej drene, ale nemôžu byť okamžite zabudované do vnútorných cievnych stien (endotel).

Rôzni autori ukázali, že tieto bunky sú zamerané na alebo sú zoskupené v miestach aktívnej neovaskularizácie, ktoré sa líšia reakciou na ischemické procesy (nedostatok kyslíka alebo prietok krvi), vaskulárne traumy, rast tumoru alebo iné.

proliferácia

Endotelové bunky prítomné vo vaskulárnom systéme si zachovávajú schopnosť deliť sa a pohybovať sa. Nové krvné cievy sa tvoria vďaka proliferácii už existujúcich endoteliálnych buniek a vyskytujú sa tak v embryonálnych tkanivách (ako dochádza k rastu), ako aj v dospelých tkanivách (na remodelovanie alebo rekonštrukciu tkanív).

apoptóza

Apoptóza alebo programovaná bunková smrť je normálny proces, ktorý sa vyskytuje prakticky vo všetkých bunkách živých organizmov a má v nich rôzne fyziologické funkcie.

Je charakterizovaná kondenzáciou cytoplazmy a jadra, zmršťovaním buniek a vystavením špecifických molekúl fagocytózy na povrchu bunky. Počas tohto procesu dochádza tiež k rozkladu chromatínu (chromozomálna DNA) a deformácii plazmatickej membrány.

Programovaná bunková smrť môže byť v endoteliálnych bunkách vyvolaná rôznymi stimulmi a molekulárnymi faktormi. To má dôležité dôsledky pre hemostázu (prevencia úniku tekutej krvi).

Takýto proces je nevyhnutný pri prestavbe, regresii a angiogenéze (tvorba nových krvných ciev). Pretože môže ovplyvniť integritu a funkciu vaskulárneho endotelu, endotelová apoptóza môže prispievať k patogenéze celého radu ľudských chorôb.

Pokusy in vivo naznačujú, že tieto patológie môžu okrem iného zahŕňať artériosklerózu, vrodené srdcové zlyhanie, diabetickú retinopatiu, emfyzém, sklerodermu, kosáčikovité ochorenie, systémový lupus erythematodes alebo trombotickú trombocytopenickú purpuru.

Kde sa nachádzajú?

Endotelové bunky, ako naznačuje ich názov, sa nachádzajú v rôznych typoch endotelu, ktoré lemujú vnútorný povrch krvi a lymfatických ciev.

Napríklad v krvnom vaskulárnom endoteli tvoria endoteliálne bunky žíl a tepien neprerušenú bunkovú vrstvu, kde sú bunky spolu spojené tesnými spojeniami.

štruktúra

Endotelové bunky nie sú kolektívne totožné a možno ich vnímať ako gigantické konzorcium rôznych spoločností, z ktorých každá má svoju vlastnú identitu.

Tvar endotelových buniek sa pozdĺž cievnych vetiev značne líši. Ďalej môžu existovať značné fenotypové rozdiely medzi bunkami patriacimi do rôznych segmentov toho istého vaskulárneho systému, orgánu alebo typu cievy.

Napriek tomuto tvrdeniu sú to typicky ploché bunky, ktoré môžu byť "buclaté" alebo kvádrové v endoteliálnych žilách.

Jeho hrúbka kolíše od menej ako 0,1 μm v žilách a kapilároch do 1 μm v aorte a jej štruktúra je prerobená v reakcii na viaceré faktory, najmä na takzvané „hemodynamické šmykové napätie“.

Dĺžka endotelových buniek sa líši vzhľadom na ich anatomické umiestnenie, pretože sa uvádza, že v krvných cievach potkanov sú aortálne endoteliálne bunky predĺžené a tenké, zatiaľ čo v pľúcnych artériách sú kratšie a zaoblejšie.

Tak, ako mnoho iných buniek v tele, aj endotelové bunky sú pokryté poťahom proteínov a cukrov známych ako glykokalyx, ktorý je základnou časťou vaskulárnej bariéry a má hrúbku 0,1 až 1 mikrón.

Táto extracelulárna „oblasť“ je aktívne produkovaná endotelovými bunkami a zaberá priestor medzi cirkulujúcou krvou a bunkami. Ukázalo sa, že má funkcie ako na ochranu ciev, tak na reguláciu buniek a hemostatické mechanizmy.

Subcelulárna štruktúra

Vnútrobunkový priestor endoteliálnych buniek je plný klatrinmi potiahnutými vezikulami, multivesikulárnymi telieskami a lyzozómami, ktoré sú rozhodujúce pre endocytové dráhy molekulárneho transportu.

Lyzozómy sú zodpovedné za degradáciu a recykláciu makromolekúl, ktoré sú na ne nasmerované endocytózou. Tento proces sa môže vyskytnúť aj na povrchu buniek, v Golgiho komplexe a endoplazmatickom retikule.

Tieto bunky sú tiež bohaté na jaskyne, ktoré sú vezikulami v tvare banky asociovanými s plazmatickou membránou a sú obvykle otvorené luminálnej strane alebo môžu byť v cytosole voľné. Početnosť týchto štruktúr závisí od typu uvažovaného epitelu.

druhy

Endotelové bunky môžu mať veľmi odlišné fenotypy, ktoré sú regulované podľa toho, kde sa nachádzajú, a podľa času vývoja. Z tohto dôvodu sa mnohí autori domnievajú, že sú vysoko heterogénni, pretože sa líšia nielen svojou štruktúrou, ale aj funkciou.

Endotel je možné klasifikovať ako kontinuálny alebo diskontinuálny. Nepretržitý endotel sa môže oplodniť alebo nefestestilovať. Fenestry sú druhom intracelulárnych „pórov“, ktoré siahajú po celej hrúbke bunky.

Nepretržitý nefenestrátovaný endotel vytvára vnútornú výstelku tepien, žíl a kapilár mozgu, kože, srdca a pľúc.

Kontinuálny fenestrovaný epitel je na druhej strane bežný v oblastiach charakterizovaných vysokou filtráciou a transendoteliálnym transportom (kapiláry exokrinných a endokrinných žliaz, žalúdočné a črevné sliznice, glomeruly a obličkové kanáliky).

Niektoré sínusoidálne vaskulárne postele a časť pečeňového tkaniva sú obohatené diskontinuálnym endotelom.

Vlastnosti

Endotel má dôležité fyziologické funkcie vrátane kontroly vazomotorického tonusu, obchodovania s krvnými bunkami, hemostatickej rovnováhy, priepustnosti, proliferácie a vrodeného a adaptívneho prežitia a imunity.

Z funkčného hľadiska majú endoteliálne bunky úlohu základného delenia. Zvyčajne sú v stave pokoja, pretože nie sú z proliferačného hľadiska aktívne (ich polčas rozpadu môže byť viac ako 1 rok).

Ich všeobecné funkcie a funkcie endotelu, ktoré tvoria, sa dajú rozdeliť na: priepustnosť, obchodovanie s krvnými bunkami a hemostáza.

Funkcie bunkovej premávky a priepustnosti

Endotel je polopriepustná štruktúra, pretože musí umožňovať transport rôznych rozpustených látok a tekutín do krvi az krvi. Za normálnych podmienok tok z krvi do krvi cez endotel je kontinuálny, na ktorom sa zúčastňuje hlavne endotel kapilár.

Súčasťou funkcie permeability kapilárneho endotelu je umožniť priechod leukocytov a niektorých zápalových mediátorov cez cievy, čo sa dosiahne expresiou molekúl a chemoatraktantov v endotelových bunkách.

Preto transport leukocytov z krvi do podkladových tkanív zahŕňa viacstupňové adhézne kaskády vrátane počiatočnej adhézie, valcovania, zastavenia a transmigrácie, ktoré sa vyskytujú takmer výlučne v post-kapilárnych žilách.

Vďaka ich účasti na obchodovaní s bunkami sa endotelové bunky podieľajú na liečení a zápalových procesoch, kde sa podieľajú na tvorbe nových ciev z už existujúcich ciev. Je to nevyhnutný proces na opravu tkaniva.

Funkcie hemostázy

Endotel sa podieľa na udržiavaní krvi, tekutom stave a na podpore obmedzenej tvorby zrazenín, keď dôjde k poškodeniu integrity cievnych stien.

Endotelové bunky exprimujú faktory, ktoré inhibujú alebo podporujú koaguláciu (antikoagulanty a koagulanty), v závislosti od špecifických signálov, ktoré dostávajú počas života.

Keby tieto bunky neboli také fyziologicky a štruktúrne plastické, ako by boli, rast a oprava telesných tkanív by nebola možná.

Referencie

1. Aird, WC (2007). Fenotypová heterogenita endotelu: I. Štruktúra, funkcia a mechanizmy. Circulation Research, 100, 158 - 173.
2. Aird, WC (2012). Heterogenita endotelových buniek. Perspektívy Cold Spring Harbor v medicíne, 2, 1-14.
3. Alphonsus, CS, & Rodseth, RN (2014). Endoteliálny glykalyly: prehľad vaskulárnej bariéry. Anesthesia, 69, 777 - 784.
4. Back, N. a Luzio, NR Di. (1977). Trombotický proces v aterogenéze. (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 endotelových buniek odhalená globálnym profilovaním expresie. PNAS, 100 (19), 10623 - 10628.
6. Choy, JC, Granville, DJ, Hunt, DWC a Mcmanus, BM (2001). Apoptóza endotelových buniek: biochemické vlastnosti a potenciálne implikácie pre aterosklerózu. J. Mol. Bunka. Cardiol., 33, 1673 - 1690.
7. Cinemas, BDB, Pollak, ES, Buck, CA, Loscalzo, J., Zimmerman, GA, Mcever, RP, … Stern, DM (1998). Endotelové bunky vo fyziológii a patofyziológii vaskulárnych porúch. The Journal of the American Society of Hematology, 91 (10), 3527 - 3561.
8. Fajardo, L. (1989). Zložitosť endotelových buniek. Články a osobitné správy o udeľovaní grantov, 92 (2), 241-250.
9. Kharbanda, RK, a Deanfield, JE (2001). Funkcie zdravého endotelu. Ischemická choroba srdca, 12, 485 - 491.
10. Ribatti, D. (2007). Objav endotelových progenitorových buniek. Historický prehľad. Leukemia Research, 31, 439 - 444.
11. Risau, W. (1995). Diferenciácia endotelu. The FASEB Journal, 9, 926 - 933.
12. van Hinsberg, V. (2001). Endotel: vaskulárna kontrola hemostázy. Európsky denník pôrodníctva a gynekológie a reprodukčnej biológie, 95, 198 - 2011.
13. Winn, R., & Harlan, J. (2005). Úloha apoptózy endoteliálnych buniek pri zápalových a imunitných ochoreniach. Journal of Thrombosis and Haemostasis, 3, 1815 - 1824.