ENDOTELCELLER: EGENSKAPER, STRUKTUR, TYPER, FUNKTIONER - BIOLOGI

De endotelceller är metaboliskt aktiva celler som hör till endotelet, de inre encelliga kärlen linje blod. Detta cellskikt har viktiga fysiologiska funktioner i kroppen, särskilt med avseende på cirkulationssystemet.

Termen "endotel" myntades av den schweiziska anatomisten Wilhelm His 1865 för att skilja mellan det inre skiktet i kroppshåligheterna och epitelet (som är det yttre skiktet).

Diagram över en blodkärlsvägg som visar endotelceller (Källa: Användare: VS6507, via Wikimedia Commons)

Den ursprungliga definitionen som användes av His inkluderade inte bara det inre cellskiktet i blodkärl, utan också lymfkärl och mesotelthålrum. Men en kort tid senare reducerades denna definition endast till blod och lymfatisk kärl.

Det strategiska läget för dessa celler tillåter dem att fungera som ett direkt gränssnitt mellan komponenterna i blodet (eller lymfen) och vävnaderna, vilket gör dem viktiga för reglering av många fysiologiska processer relaterade till det vaskulära systemet.

Bland dessa processer är upprätthållande av blodfluiditet och förebyggande av trombbildning, liksom reglering av transport av vätskor och lösta ämnen såsom hormoner, proteinfaktorer och andra makromolekyler.

Det faktum att endotelet utför komplexa funktioner i djurens kropp innebär att dess celler är mottagliga för olika sjukdomar, vilket är av stort intresse för olika forskare.

egenskaper

Ytarean upptagen av endotelceller i en vuxen människas kropp kan sträcka sig över 3 000 kvadratmeter och väga mer än 700 g.

Detta cellskikt, betraktat som ett "organ" som är vitt distribuerat i kroppen, ansvarar för att ta emot och översätta de molekylära signalerna som transporteras i blodet till vävnaderna och orkestrerar ett stort antal väsentliga fenomen för att fungera hela organismen.

Ett kännetecken för endotelceller är att de och deras kärnor är inriktade på ett sådant sätt att de "ser" riktade i samma riktning som blodflödet som passerar genom kanalerna där de finns.

Endotelceller är mycket heterogena, och detta har att göra med det faktum att blod och lymfkärl är fördelade över kroppen, utsatta för en mängd olika mikromiljöer, som förutsätter villkor för varje enskilt endotel.

Dessa vaskulära mikromiljöer kan signifikant påverka de epigenetiska egenskaperna hos endotelceller, vilket resulterar i distinkta differentieringsprocesser.

Detta har visats genom studier av vävnadsspecifika genuttrycksmönster, genom vilka dessa cellers otroliga kapacitet att anpassa sig, både i antal och disposition, till de lokala kraven där de hittas har bevisats.

Signal

Endotelet är ett sofistikerat signalbehandlingscenter som styr praktiskt taget alla kardiovaskulära funktioner. Det kännetecknande för detta sensoriska system är att varje endotelcell är i stånd att detektera olika typer av signaler och generera olika typer av svar.

Detta är kanske vad som gör att detta mycket speciella organ kan utöva reglerande funktioner för blodtryck och hastighet och distribution av blod, förutom att kontrollera cellproliferation och migration i väggarna i blodkärlen.

Generation

Det vaskulära systemet är det första organsystemet som utvecklas i kroppen av ett djurembryo. Under gastruleringsprocessen invaginerar det embryonala epitelet genom den primitiva klyftan och det är då mesodermala celler induceras.

Förfädercellerna i endotelcellerna skiljer sig från mesodermal vävnad genom en process som verkar vara oberoende av gastrulering. Dessa celler ligger i benmärgen i nära samband med hematopoietiska celler.

Progenitorcellerna är kända som angioblaster och / eller hemangioblaster. Emellertid kan andra kroppscellinjer "transdifferentieras" till epitelceller och vice versa.

Angioblaster definieras som celler som har potential att differentiera till endotelceller, men har inte de karakteristiska molekylmarkörerna och har inte bildat ett "lumen" (dessa markörer visas under differentiering).

Graden av differentiering och spridning av endotelceller är extremt hög under embryonal utveckling och under postnatal utveckling, men den minskar avsevärt hos vuxna.

Epitelcells identitet verifieras vanligtvis genom att studera närvaron eller uttrycket av specifika messengerproteiner eller RNA, även om dessa "markörer" ofta kan delas med andra celllinjer.

Differentiering av stamceller

Endotelcells stamceller kan uppstå från benmärgen, men kan inte omedelbart införlivas i de inre vaskulära väggarna (endotelet).

Olika författare har visat att dessa celler är riktade mot eller är grupperade på platser för aktiv neovaskularisering, avvikande som svar på ischemiska processer (brist på syre eller blodflöde), vaskulär trauma, tumörtillväxt eller andra.

Spridning

Endotelceller som finns i det vaskulära systemet upprätthåller förmågan att dela sig och röra sig. Nya blodkärl bildas tack vare spridningen av redan existerande endotelceller och detta förekommer både i embryonvävnader (när tillväxt inträffar) och i vuxna vävnader (för ombyggnad av vävnader eller rekonstruktion).

apoptos

Apoptos, eller programmerad celldöd, är en normal process som förekommer i praktiskt taget alla celler i levande organismer och som har olika fysiologiska funktioner i dem.

Det kännetecknas av kondensation av cytoplasma och kärnan, av krympning av celler och av exponering, på cellytan, av specifika molekyler för fagocytos. Under denna process sker även nedbrytning av kromatin (kromosomalt DNA) och deformation av plasmamembranet.

Programmerad celldöd kan triggas, i endotelceller, av olika stimuli och molekylära faktorer. Detta har viktiga konsekvenser för hemostas (förebyggande av läckage av flytande blod).

En sådan process är väsentlig för ombyggnad, regression och angiogenes (bildning av nya blodkärl). Eftersom det kan påverka integriteten och funktionen av det vaskulära endotelet, kan endotel-apoptos bidra till patogenesen av en mängd olika mänskliga sjukdomar.

Experiment in vivo antyder att dessa patologier kan inkludera arterioskleros, medfødt hjärtsvikt, diabetisk retinopati, emfysem, sklerodermi, sigdcellsjukdom, systemisk lupus erythematosus eller trombotisk trombocytopenisk purpura, bland andra.

Var finns de?

Endotelceller, som deras namn antyder, finns i de olika typerna av endotel som raderar den inre ytan av blod och lymfkärl.

I det vaskulära endotelet i blodet, till exempel, bildar endotelcellerna i venerna och artärerna ett oavbruten cellskikt, där cellerna sammanfogas av snäva korsningar.

Strukturera

Långt ifrån att vara kollektivt identiska kan endotelceller ses som ett gigantiskt konsortium av olika företag, var och en med sin egen identitet.

Längs de vaskulära grenarna varierar formen på endotelcellerna avsevärt. Vidare kan det finnas betydande fenotypiska skillnader mellan celler som tillhör olika segment av samma kärlsystem, organ eller typ av kärl.

Trots detta påstående är dessa typiskt platta celler, som kan vara "knubbiga" eller kubiska i endotelvader.

Dess tjocklek varierar från mindre än 0,1 μm i venerna och kapillärerna till 1 μm i aorta artären, och dess struktur ombyggs som svar på flera faktorer, särskilt den så kallade "hemodynamiska skjuvspänningen."

Längden på endotelcellerna skiljer sig med avseende på deras anatomiska placering, eftersom det har rapporterats att de blodkärl hos råttor är aorta endotelcellerna långsträckta och tunna, medan de i lungartärerna är kortare och rundare.

Såsom många andra celler i kroppen täcks sålunda endotelceller av en täckning av proteiner och sockerarter som kallas glycocalyx, som är en grundläggande del av den vaskulära barriären och är mellan 0,1 och 1 mikron tjock.

Denna extracellulära "region" produceras aktivt av endotelceller och upptar utrymmet mellan cirkulerande blod och celler. Det har visat sig ha funktioner både i vaskulärt skydd och i cellreglering och hemostatiska mekanismer.

Subcellulär struktur

Det intracellulära utrymmet för endotelceller är fylt med klathrinbelagda vesiklar, multivesikulära kroppar och lysosomer, som är kritiska för endocytiska molekylära transportvägar.

Lysosomer ansvarar för nedbrytning och återvinning av makromolekyler som riktas till dem genom endocytos. Denna process kan också inträffa på cellytan, i Golgi-komplexet och den endoplasmiska retikulum.

Dessa celler är också rika på grottor, vilka är kolvformade vesiklar associerade med plasmamembranet och som vanligtvis är öppna mot luminalsidan eller kan vara fria i cytosolen. Överflödet av dessa strukturer beror på vilken typ av epitel som beaktas.

typer

Endotelceller kan ha mycket olika fenotyper, som regleras av var de hittas och tidpunkten för utveckling. Det är av denna anledning som många författare anser att dessa är mycket heterogena, eftersom de inte bara varierar vad gäller deras struktur, utan också deras funktion.

Endotelet kan klassificeras som kontinuerligt eller diskontinuerligt. Det kontinuerliga endotelet kan i sin tur vara inhägnat eller icke-inhägnat. Fenestras är en typ av intracellulära "porer" som sträcker sig över celltjockleken.

Det kontinuerliga icke-fenestrerade endotelet bildar det inre fodret i artärerna, venerna och kapillärerna i hjärnan, huden, hjärtat och lungorna.

Kontinuerligt fenestrerat epitel är å andra sidan vanligt i områden som kännetecknas av högfiltrering och transendotelial transport (kapillärer i de exokrina och endokrina körtlarna, mag- och tarmslemhinnan, glomeruli och renal tubuli).

Vissa sinusformade kärlsängar och en del av levervävnaden berikas med diskontinuerligt endotel.

Funktioner

Endotelet har viktiga fysiologiska funktioner inklusive vasomotorisk tonkontroll, blodcellshandel, hemostatisk balans, permeabilitet, spridning och medfödd och adaptiv överlevnad och immunitet.

Ur funktionell synvinkel har endotelceller ett grundläggande uppdelningsjobb. Vanligtvis är dessa i ett tillstånd av "stillhet", eftersom de inte är aktiva ur spridningssynpunkt (deras halveringstid kan vara mer än 1 år).

Deras allmänna funktioner, och de av endotelet som de utgör, kan delas in i: permeabilitet, blodcellshandel och hemostas.

Funktioner för mobil trafik och permeabilitet

Endotelet är en halvpermeabel struktur, eftersom det måste tillåta transport av olika lösta ämnen och vätskor till och från blodet. Under normala förhållanden är flödet från och till blodet genom endotelet kontinuerligt, där endotelet i kapillärerna huvudsakligen deltar.

En del av permeabilitetsfunktionen hos kapillärendotelet är att tillåta passage av leukocyter och några inflammatoriska mediatorer genom kärlen, vilket uppnås med uttryck av molekyler och kemoattraktanter i endotelcellerna.

Därför involverar transport av leukocyter från blodet till de underliggande vävnaderna flerstegs vidhäftningskaskader inklusive initial vidhäftning, rullande, arresterande och transmigrering, som nästan uteslutande sker i de postkapillära venulerna.

Tack vare deras deltagande i cellhandel är endotelceller involverade i läkningsprocesser och inflammationsprocesser, där de deltar i bildandet av nya fartyg från befintliga kärl. Det är en viktig process för vävnadsreparation.

Funktioner i hemostas

Endotelet deltar i upprätthållandet av blodet, vätsketillståndet och i främjandet av den begränsade bildningen av blodproppar när det finns skada på integriteten hos kärlväggarna.

Endotelceller uttrycker faktorer som hämmar eller främjar koagulering (antikoagulantia och koaguleringsmedel), beroende på de specifika signalerna de får under hela livet.

Om dessa celler inte var så fysiologiskt och strukturellt plastiska som de är, skulle tillväxt och reparation av kroppsvävnader inte vara möjligt.

referenser

Aird, WC (2007). Fenotypisk heterogenitet av endotelet: I. Struktur, funktion och mekanismer. Circulation Research, 100, 158-173.
Aird, WC (2012). Endotelcellcellens heterogenitet. Cold Spring Harbour Perspectives in Medicine, 2, 1–14.
Alphonsus, CS, & Rodseth, RN (2014). Den endoteliala glykokalyxen: en översikt av den vaskulära barriären. Anestesi, 69, 777–784.
Back, N., & Luzio, NR Di. (1977). Den trombotiska processen i Atherogenesis. (B. Chandler, K. Eurenius, G. McMillan, C. Nelson, C. Schwartz, & S. Wessler, Eds.). Plenum Press.
Chi, J., Chang, HY, Haraldsen, G., Jahnsen, FL, Troyanskaya, OG, Chang, DS, … Brown, PO (2003). Endotelcelldiversitet avslöjad genom global uttrycksprofilering. PNAS, 100 (19), 10623-10628.
Choy, JC, Granville, DJ, Hunt, DWC, & Mcmanus, BM (2001). Endotelcellapoptos: biokemiska egenskaper och potentiella implikationer för åderförkalkning. J. Mol. Cell. Cardiol., 33, 1673-1690.
Cinemas, BDB, Pollak, ES, Buck, CA, Loscalzo, J., Zimmerman, GA, Mcever, RP, … Stern, DM (1998). Endotelceller i fysiologi och patofysiologi för kärlsjukdomar. Journal of The American Society of Hematology, 91 (10), 3527–3561.
Fajardo, L. (1989). Komplexiteten hos endotelceller. Tilldela artiklar och specialrapporter, 92 (2), 241–250.
Kharbanda, RK, & Deanfield, JE (2001). Funktioner för det friska endotelet. Kranskärlssjukdom, 12, 485–491.
Ribatti, D. (2007). Upptäckten av endotelcelle stamceller. En historisk recension. Leukemia Research, 31, 439–444.
Risau, W. (1995). Differentiering av endotel. FASEB Journal, 9, 926–933.
van Hinsberg, V. (2001). Endotelet: vaskulär kontroll av hemostas. European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology, 95, 198–201.
Winn, R., & Harlan, J. (2005). Rollen av endotelcell apoptos i inflammatoriska och immunsjukdomar. Journal of Thrombosis and Haemostasis, 3, 1815–1824.

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