ENDOTELNE CELICE: ZNAČILNOSTI, ZGRADBA, VRSTE, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

V endotelijske celice so metabolno aktivne celice, ki spadajo v endotelij, notranjima enoceličnih linija krvnih žil. Ta celična plast ima pomembne fiziološke funkcije v telesu, zlasti v zvezi z obtočilnim sistemom.

Izraz "endotel" je leta 1865 skoval švicarski anatom Wilhelm His, da bi razlikoval med notranjo plastjo telesnih votlin in epitelijem (ki je zunanja plast).

Diagram stene krvnih žil, ki prikazuje endotelne celice (Vir: Uporabnik: VS6507, prek Wikimedia Commons)

Začetna opredelitev, ki jo je uporabil His, ni vključevala le notranje celične plasti krvnih žil, temveč tudi limfne žile in mezotelne votline. Kmalu kasneje se je ta definicija zmanjšala le na krvno in limfno vaskulaturo.

Strateška lokacija teh celic jim omogoča, da delujejo kot neposreden vmesnik med komponentami krvi (ali limfe) in tkivi, zaradi česar so bistvenega pomena za uravnavanje številnih fizioloških procesov, povezanih z žilnim sistemom.

Med te procese sodijo vzdrževanje pretočnosti krvi in ​​preprečevanje nastanka trombov, pa tudi regulacija prenosa tekočin in topil, kot so hormoni, beljakovinski dejavniki in druge makromolekule.

Dejstvo, da endotelij opravlja kompleksne funkcije v telesu živali, pomeni, da so njegove celice dovzetne za različne bolezni, ki so pri različnih raziskovalcih zelo zanimive.

značilnosti

Površina endotelnih celic v telesu odraslega človeka lahko obsega več kot 3.000 kvadratnih metrov in tehta več kot 700 g.

Ta celični sloj, ki se šteje za "organ", ki je široko razporejen po telesu, je odgovoren za sprejemanje in prenašanje molekulskih signalov, ki se v krvi prenašajo v tkiva, orkestrirajo veliko število bistvenih pojavov za delovanje celotnega organizma.

Značilnost endotelnih celic je, da so le-te in njihova jedra poravnane tako, da "gledajo" usmerjene v isto smer kot pretok krvi, ki poteka skozi kanale, kjer jih najdemo.

Endotelne celice so visoko heterogene, kar je povezano z dejstvom, da se krvne in limfne žile porazdelijo po telesu in so izpostavljene najrazličnejšim različnim mikrookoljem, ki postavljajo pogoje za vsak posamezen endotel.

Ta vaskularna mikrookolja lahko pomembno vplivajo na epigenetske značilnosti endotelnih celic, kar ima za posledico različne diferenciacijske procese.

To je bilo dokazano s preučevanjem vzorcev za tkivno specifično gensko izražanje, s pomočjo katerih je bila dokazana neverjetna sposobnost teh celic, da se prilagodijo tako po številu kot glede na razpoložljivost lokalnim zahtevam, kjer jih najdejo.

Signalizacija

Endotelij je izpopolnjen center za obdelavo signalov, ki nadzoruje skoraj vse kardiovaskularne funkcije. Posebnost tega čutnega sistema je, da je vsaka endotelna celica sposobna zaznavati različne vrste signalov in generirati različne vrste odzivov.

To je morda tisto, kar omogoča, da ta zelo poseben organ poleg nadzora nad razmnoževanjem celic in migracijo v stenah krvnih žil izvaja regulativne funkcije na krvni tlak ter hitrost in porazdelitev krvi.

Generacija

Vaskularni sistem je prvi organski sistem, ki se je razvil v telesu živalskega zarodka. Med postopkom gastrulacije embrionalni epitelij invagira skozi primitivni razcep in takrat nastanejo mezodermalne celice.

Progenitorne celice endotelijskih celic se razlikujejo od mezodermalnega tkiva skozi proces, za katerega se zdi, da ni odvisen od gastrulacije. Te celice prebivajo v kostnem mozgu v tesni povezavi s hematopoetskimi celicami.

Celice potomcev so poznane kot angioblasti in / ali hemangioblasti. Vendar pa lahko druge telesne celične linije "transdiferenciramo" v epitelijske celice in obratno.

Angioblasti so opredeljeni kot celice, ki se lahko diferencirajo v endotelne celice, vendar nimajo značilnih molekularnih markerjev in niso tvorile "lumena" (ti markerji se pojavijo med diferenciacijo).

Hitrost diferenciacije in proliferacije endotelnih celic je med embrionalnim razvojem in med poporodnim razvojem izjemno visoka, pri odrasli pa se znatno zmanjša.

Identiteto epitelijskih celic ponavadi preverimo s preučevanjem prisotnosti ali ekspresije specifičnih messengerskih proteinov ali RNK, čeprav lahko te "markerje" pogosto delimo z drugimi celičnimi rodovi.

Diferenciacija potomskih celic

Celice potomcev endotelnih celic lahko nastanejo iz kostnega mozga, vendar jih ni mogoče takoj vgraditi v notranje vaskularne stene (endotel).

Različni avtorji so pokazali, da so te celice usmerjene proti ali so razvrščene na mestih aktivne neovaskularizacije, ki se razlikujejo glede na ishemične procese (pomanjkanje kisika ali krvnega pretoka), žilno travmo, rast tumorja ali drugo.

Širjenje

Endotelne celice, prisotne v vaskularnem sistemu, ohranjajo sposobnost delitve in premikanja. Nove krvne žile nastanejo zahvaljujoč razmnoževanju že obstoječih endotelnih celic, kar se dogaja tako v embrionalnih tkivih (ko se pojavi rast) kot v tkivih odraslih (za preoblikovanje ali obnovo tkiv).

Apoptoza

Apoptoza ali programirana celična smrt je normalen proces, ki se pojavlja v skoraj vseh celicah živih organizmov in ima v njih različne fiziološke funkcije.

Zanj je značilna kondenzacija citoplazme in jedra, krčenje celic in izpostavljenost na celični površini specifičnih molekul za fagocitozo. Med tem postopkom pride tudi do razpada kromatina (kromosomske DNK) in deformacije plazemske membrane.

Programirano celično smrt lahko v endotelijskih celicah sprožijo različni dražljaji in molekularni dejavniki. To ima pomembne posledice za hemostazo (preprečevanje uhajanja tekoče krvi).

Takšen postopek je ključnega pomena pri remodeliranju, regresiji in angiogenezi (tvorba novih krvnih žil). Ker lahko vpliva na celovitost in delovanje vaskularnega endotelija, lahko endotelna apoptoza prispeva k patogenezi najrazličnejših človeških bolezni.

Poskusi in vivo kažejo, da te patologije lahko med drugim vključujejo arteriosklerozo, prirojeno srčno popuščanje, diabetično retinopatijo, emfizem, sklerodermo, srpaste celice, sistemski eritematozni lupus ali trombotično trombocitopenično purpuro.

Kje jih najdemo?

Endotelne celice, kot pove že njihovo ime, najdemo v različnih vrstah endotelija, ki usmerjajo notranjo površino krvnih in limfnih žil.

V krvnem žilnem endoteliju na primer endotelne celice žil in arterij tvorijo neprekinjeno celično plast, kjer se celice združijo s tesnimi stiki.

Struktura

Daleko od tega, da so kolektivno enake, na endotelne celice lahko gledamo kot na velikanski konzorcij različnih podjetij, vsaka s svojo identiteto.

Ob žilnih vejah se oblika endotelnih celic močno razlikuje. Poleg tega lahko obstajajo velike fenotipske razlike med celicami, ki pripadajo različnim segmentom istega žilnega sistema, organa ali vrste posode.

Kljub tej trditvi so to navadno ravne celice, ki so lahko v endotelijskih venulah "okorne" ali kuboidne.

Njegova debelina se giblje od manj kot 0,1 μm v venah in kapilarah do 1 μm v arteriji aorte, njegova struktura pa je bila preoblikovana kot odziv na več dejavnikov, zlasti tako imenovanih "hemodinamičnih strižnih napetosti."

Dolžina endotelnih celic se razlikuje glede na njihovo anatomsko lego, saj so poročali, da so v krvnih žilah podgan endotelne celice aorte podolgovate in tanke, v pljučnih arterijah pa krajše in bolj zaokrožene.

Tako kot mnoge druge celice v telesu tudi endotelijske celice prekrivajo beljakovine in sladkorji, znani kot glikokaliks, ki je temeljni del žilne pregrade in je debel med 0,1 in 1 mikronom.

To zunajcelično "regijo" aktivno proizvajajo endotelne celice in zaseda prostor med krožijo krvjo in celicami. Pokazalo se je, da deluje tako pri vaskularni zaščiti kot pri celični ureditvi in ​​hemostatičnih mehanizmih.

Podcelična struktura

Medcelični prostor endotelnih celic je poln vezikul, obloženih s katrinom, multikularnih teles in lizosomov, ki so kritični za endocitne molekularne transportne poti.

Lizosomi so odgovorni za razgradnjo in recikliranje makromolekul, ki jih nanje usmerja endocitoza. Ta proces se lahko pojavi tudi na celični površini, v kompleksu Golgi in endoplazmatskem retikulu.

Te celice so prav tako bogate s caveolami, ki so bučke v obliki bučke, povezane s plazemsko membrano in ki so običajno odprte na ledveni strani ali so lahko v citosolu proste. Številčnost teh struktur je odvisna od vrste obravnavanega epitelija.

Vrste

Endotelne celice imajo lahko zelo različne fenotipe, ki jih uravnava glede na to, kje jih najdemo in čas razvoja. Zaradi tega mnogi avtorji menijo, da so ti zelo raznoliki, saj se razlikujejo ne samo po strukturi, temveč tudi po njihovi funkciji.

Endotelij lahko uvrščamo med kontinuirane ali prekinitve. Nenehni endotel pa je lahko podvržen fenestraciji ali nefenestraciji. Fenestras je neke vrste medcelične "pore", ki segajo po celotni debelini celice.

Nenehni nefenestrirani endotel tvori notranjo oblogo arterij, žil in kapilar možganov, kože, srca in pljuč.

Nenehni fenestrirani epitelij je na drugi strani pogost na območjih, za katera so značilni visoka filtracija in transandelialni transport (kapilare zunanjih in endokrinih žlez, želodčne in črevesne sluznice, glomeruli in ledvični tubuli).

Nekateri sinusoidni žilni postelji in del jetrnega tkiva so obogateni z diskontinuiranim endotelijem.

Lastnosti

Endotel ima pomembne fiziološke funkcije, vključno z vazomotornim nadzorom tonusa, prometom krvnih celic, hemostatičnim ravnovesjem, prepustnostjo, razmnoževanjem ter prirojeno in prilagodljivo preživetje in imunost.

S funkcionalnega vidika imajo endotelne celice temeljno delitev. Običajno so ti v mirovanju, saj s proliferativnega vidika niso aktivni (njihova razpolovna doba je lahko več kot 1 leto).

Njihove splošne funkcije in funkcije endotelija, ki jih sestavljajo, lahko razdelimo na: prepustnost, promet krvnih celic in hemostazo.

Funkcije celičnega prometa in prepustnosti

Endotel je polprepustna struktura, saj mora omogočati prevoz različnih topil in tekočin do krvi in ​​iz nje. V normalnih pogojih je pretok od in do krvi skozi endotelij neprekinjen, kjer v glavnem sodeluje endotelij kapilar.

Del funkcije prepustnosti kapilarnega endotelija je omogočanje prehoda levkocitov in nekaterih vnetnih mediatorjev skozi žile, kar dosežemo z izražanjem molekul in kemoatratantov v endotelijskih celicah.

Zato prevoz levkocitov iz krvi v osnovna tkiva vključuje večstopenjske adhezijske kaskade, vključno z začetno adhezijo, valjanjem, aretacijo in premeščanjem, ki se pojavljajo skoraj izključno v postkapilarnih venulah.

Zahvaljujoč sodelovanju v prometu s celicami se endotelne celice vključujejo v procese celjenja in vnetja, kjer sodelujejo pri tvorbi novih žil iz že obstoječih plovil. Je bistven postopek za obnovo tkiva.

Funkcije pri hemostazi

Endotel sodeluje pri vzdrževanju krvi, tekočinskem stanju in pri pospeševanju omejenega tvorjenja strdkov, kadar pride do poškodbe celovitosti žilnih sten.

Endotelne celice izražajo dejavnike, ki zavirajo ali spodbujajo koagulacijo (antikoagulanti in koagulanti), odvisno od specifičnih signalov, ki jih prejemajo skozi celotno življenje.

Če te celice ne bi bile tako fiziološko in strukturno plastične, kot so, rast in obnovo telesnih tkiv ne bi bili možni.

Reference

1. Aird, WC (2007). Fenotipska heterogenost endotelija: I. struktura, delovanje in mehanizmi. Circulation Research, 100, 158–173.
2. Aird, WC (2012). Heterogenost endotelijskih celic. Perspektive hladnega pomladnega pristana v medicini, 2, 1–14.
3. Alphonsus, CS in Rodseth, RN (2014). Endotelni glikokaliks: pregled vaskularne pregrade. Anestezija, 69, 777–784.
4. Nazaj, N., & Luzio, NR Di. (1977). Trombotični proces v aterogenezi. (B. Chandler, K. Eurenius, G. McMillan, C. Nelson, C. Schwartz, & S. Wessler, ur.). Plenum Press.
5. Chi, J., Chang, HY, Haraldsen, G., Jahnsen, FL, Troyanskaya, OG, Chang, DS, … Brown, PO (2003). Raznolikost endotelnih celic, razkrita z globalnim izražanjem profilov. PNAS, 100 (19), 10623-10628.
6. Choy, JC, Granville, DJ, Hunt, DWC in Mcmanus, BM (2001). Apoptoza endotelnih celic: biokemijske lastnosti in potencialne posledice za aterosklerozo. J. Mol. Celica. Cardiol., 33, 1673-1690.
7. Cinemas, BDB, Pollak, ES, Buck, CA, Loscalzo, J., Zimmerman, GA, Mcever, RP, … Stern, DM (1998). Endotelne celice v fiziologiji in v patofiziologiji vaskularnih motenj. Časopis Ameriškega združenja za hematologijo, 91 (10), 3527–3561.
8. Fajardo, L. (1989). Kompleksnost endotelnih celic. Članki in posebna poročila o nagradi, 92 (2), 241–250.
9. Kharbanda, RK, & Deanfield, JE (2001). Funkcije zdravega endotelija. Bolezen koronarne arterije, 12, 485–491.
10. Ribatti, D. (2007). Odkritje endotelnih progenitornih celic. Zgodovinski pregled. Leukemia Research, 31, 439–444.
11. Risau, W. (1995). Diferenciacija endotelija. Časopis FASEB, 9, 926–933.
12. van Hinsberg, V. (2001). Endotel: vaskularni nadzor hemostaze. Evropski časopis za porodništvo in ginekologijo ter reproduktivno biologijo, 95, 198–201.
13. Winn, R., Harlan, J. (2005). Vloga apoptoze endotelnih celic pri vnetnih in imunskih boleznih. Časopis za trombozo in hemostazo, 3, 1815–1824.