CELULE ENDOTELIALE: CARACTERISTICI, STRUCTURĂ, TIPURI, FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Cele Celulele endoteliale sunt celulele active metabolic care aparțin endoteliul, interioare unicelulare vasele sanguine linie. Acest strat celular are funcții fiziologice importante în organism, în special în ceea ce privește sistemul circulator.

Termenul "endoteliu" a fost inventat de anatomistul elvețian Wilhelm His în 1865 pentru a distinge între stratul interior al cavităților corpului și epiteliu (care este stratul exterior).

Diagrama unui perete al vaselor de sânge care prezintă celule endoteliale (Sursa: Utilizator: VS6507, prin Wikimedia Commons)

Definiția inițială folosită de către El a inclus nu numai stratul celular interior al vaselor de sânge, ci și vasele limfatice și cavitățile mezoteliale. Cu toate acestea, la scurt timp, această definiție a fost redusă doar la sângele și vasculatura limfatică.

Localizarea strategică a acestor celule le permite să acționeze ca o interfață directă între componentele sângelui (sau a limfei) și țesuturi, ceea ce le face esențiale pentru reglarea numeroaselor procese fiziologice legate de sistemul vascular.

Printre aceste procese se numără menținerea fluidității sângelui și prevenirea formării trombului, precum și reglarea transportului de lichide și solute, cum ar fi hormoni, factori proteici și alte macromolecule.

Faptul că endoteliul îndeplinește funcții complexe în organismul animalelor implică faptul că celulele sale sunt sensibile la diferite boli, care sunt de mare interes pentru diferiți cercetători.

caracteristici

Suprafața ocupată de celulele endoteliale din corpul unui om adult poate întinde peste 3.000 de metri pătrați și cântărește mai mult de 700 g.

Acest strat celular, considerat un „organ” distribuit pe scară largă în întregul corp, este responsabil de primirea și traducerea semnalelor moleculare care sunt transportate în sânge către țesuturi, orchestrând un număr mare de fenomene esențiale pentru funcționarea întregului organism.

O caracteristică a celulelor endoteliale este aceea că ele, și nucleele lor, sunt aliniate în așa fel încât să „privească” direcționate în aceeași direcție cu fluxul de sânge care trece prin conductele unde sunt găsite.

Celulele endoteliale sunt extrem de eterogene și acest lucru are legătură cu faptul că sângele și vasele limfatice sunt distribuite pe întreg corpul, expuse la o mare varietate de microambiente diferite, care impun condiții fiecărui endoteliu particular.

Aceste microambiente vasculare pot afecta semnificativ caracteristicile epigenetice ale celulelor endoteliale, ducând la procese de diferențiere distincte.

Acest lucru a fost demonstrat prin studiul tiparelor de expresie a genelor specifice țesutului, prin care s-a dovedit capacitatea incredibilă a acestor celule de a se adapta, atât ca număr, cât și prin dispoziție, la cerințele locale unde se găsesc.

convertoare de semnalizare

Endoteliul este un centru sofisticat de procesare a semnalului care controlează practic toate funcțiile cardiovasculare. Caracteristica distinctivă a acestui sistem senzorial este că fiecare celulă endotelială este capabilă să detecteze diferite tipuri de semnale și să genereze diferite tipuri de răspunsuri.

Aceasta este, probabil, ceea ce permite acestui organ foarte special să exercite funcții de reglementare asupra tensiunii arteriale și a vitezei și distribuției sângelui, pe lângă controlul proliferării celulare și migrației în pereții vaselor de sânge.

Generaţie

Sistemul vascular este primul sistem de organe care se dezvoltă în corpul unui embrion animal. În timpul procesului de gastrulare, epiteliul embrionar se invaginează prin fanta primitivă și este apoi că celulele mezodermale sunt induse.

Celulele progenitoare ale celulelor endoteliale se diferențiază de țesutul mezodermic, printr-un proces care pare a fi independent de gastrulare. Aceste celule rezidă în măduva osoasă în asociere strânsă cu celulele hematopoietice.

Celulele progenitoare sunt cunoscute sub numele de angioblaste și / sau hemangioblaste. Cu toate acestea, alte linii de celule ale corpului pot fi „transdiferențiate” în celule epiteliale și invers.

Angioblastele sunt definite ca celule care au potențialul de a se diferenția în celule endoteliale, dar nu posedă markeri moleculari caracteristici și nu au format un "lumen" (acești markeri apar în timpul diferențierii).

Viteza de diferențiere și proliferare a celulelor endoteliale este extrem de ridicată în timpul dezvoltării embrionare și în timpul dezvoltării postnatale, dar scade considerabil la adult.

Identitatea celulelor epiteliale este de obicei verificată prin studierea prezenței sau exprimării unor proteine ​​sau ARN-uri specifice mesagerului, deși acești „markeri” pot fi adesea partajați cu alte linii celulare.

Diferențierea celulelor progenitoare

Celulele progenitoare ale celulelor endoteliale pot apărea din măduva osoasă, dar nu pot fi încorporate imediat în pereții vasculari interni (endoteliu).

Diferiți autori au arătat că aceste celule sunt direcționate către sau sunt grupate pe site-uri de neovascularizare activă, diferind ca răspuns la procesele ischemice (lipsa de oxigen sau fluxul sanguin), traume vasculare, creșterea tumorii sau altele.

Proliferare

Celulele endoteliale prezente în sistemul vascular mențin capacitatea de a se diviza și de a se deplasa. Noile vase de sânge se formează datorită proliferării celulelor endoteliale preexistente și acest lucru se produce atât în ​​țesuturile embrionare (pe măsură ce apare creșterea) cât și în țesuturile adulte (pentru remodelarea sau reconstrucția țesuturilor).

apoptoza

Apoptoza, sau moartea celulară programată, este un proces normal care are loc în practic toate celulele organismelor vii și care are funcții fiziologice diferite în ele.

Se caracterizează prin condensarea citoplasmei și a nucleului, prin contracția celulelor și prin expunerea, pe suprafața celulelor, a moleculelor specifice pentru fagocitoză. În timpul acestui proces există, de asemenea, descompunerea cromatinei (ADN cromozomial) și deformarea membranei plasmatice.

Moartea celulelor programate poate fi declanșată, în celule endoteliale, de stimuli și factori moleculari diferiți. Aceasta are implicații importante pentru hemostaza (prevenirea scurgerii de sânge lichid).

Un astfel de proces este esențial în remodelarea, regresia și angiogeneza (formarea de noi vase de sânge). Întrucât poate afecta integritatea și funcția endoteliului vascular, apoptoza endotelială poate contribui la patogeneza unei mari varietăți de boli umane.

Experimentele in vivo sugerează că aceste patologii pot include arterioscleroză, insuficiență cardiacă congenitală, retinopatie diabetică, emfizem, sclerodermie, boala celulelor secera, lupus eritematos sistemic sau purpura trombocitopenică trombotică, printre altele.

Unde se găsesc?

Celulele endoteliale, după cum le spune numele, se găsesc în diferitele tipuri de endoteliu care aliniază suprafața interioară a vaselor de sânge și limfatice.

În endoteliul vascular din sânge, de exemplu, celulele endoteliale ale venelor și arterelor formează un strat de celule neîntrerupt, în care celulele sunt unite prin joncțiuni strânse.

Structura

Departe de a fi identice colectiv, celulele endoteliale pot fi privite ca un consorțiu gigantic de companii diferite, fiecare având propria identitate.

De-a lungul ramurilor vasculare, forma celulelor endoteliale variază considerabil. Mai mult, pot exista diferențe fenotipice considerabile între celulele aparținând unor segmente diferite ale aceluiași sistem vascular, organ sau tip de vas.

În ciuda acestei afirmații, acestea sunt în mod obișnuit celule plane, care pot fi „dolofane” sau cuboide în venulele endoteliale.

Grosimea sa variază de la mai puțin de 0,1 μm în vene și capilare la 1 μm în artera aortei, iar structura sa este remodelată ca răspuns la mai mulți factori, în special așa-numitul „efort de forfecare hemodinamic”.

Lungimea celulelor endoteliale diferă față de locația lor anatomică, deoarece s-a raportat că, în vasele de sânge ale șobolanilor, celulele endoteliale aortice sunt alungite și subțiri, în timp ce în arterele pulmonare sunt mai scurte și mai rotunde.

Astfel, la fel ca multe alte celule din corp, celulele endoteliale sunt acoperite de o acoperire de proteine ​​și zaharuri cunoscute sub numele de glicocalix, care este o parte fundamentală a barierei vasculare și are o grosime între 0,1 și 1 micron.

Această „regiune” extracelulară este produsă activ de celulele endoteliale și ocupă spațiul dintre sângele care circulă și celulele. S-a dovedit că are funcții atât în ​​protecția vasculară, cât și în reglarea celulelor și a mecanismelor hemostatice.

Structura subcelulară

Spațiul intracelular al celulelor endoteliale este plin cu vezicule acoperite cu clatrin, corpuri multivesiculare și lizozomi, care sunt critice pentru căile de transport moleculare endocitice.

Lysozomii sunt responsabili de degradarea și reciclarea macromoleculelor care sunt direcționate către aceștia prin endocitoză. Acest proces poate apărea și pe suprafața celulei, în complexul Golgi și în reticulul endoplasmatic.

Aceste celule sunt, de asemenea, bogate în caveolae, care sunt vezicule în formă de balon asociate cu membrana plasmatică și sunt de obicei deschise spre partea luminală sau pot fi libere în citosol. Abundența acestor structuri depinde de tipul de epiteliu considerat.

Tipuri

Celulele endoteliale pot avea fenotipuri foarte diferite, care sunt reglementate de locul în care se găsesc și de momentul dezvoltării. Din acest motiv, mulți autori consideră că aceștia sunt foarte eterogeni, deoarece nu numai că variază în ceea ce privește structura lor, ci și funcția lor.

Endoteliul poate fi clasificat ca continuu sau discontinuu. La rândul său, endoteliul continuu, poate fi fenestrat sau non-fenestrat. Fenestrele sunt un fel de „pori” intracelulari care se extind pe întreaga grosime a celulei.

Endoteliul non-fenestrat continuu formează mucoasa interioară a arterelor, venelor și capilarelor creierului, pielii, inimii și plămânilor.

Epiteliul fenestrat continuu, pe de altă parte, este frecvent în zonele caracterizate prin filtrare ridicată și transport transendotelial (capilare ale glandelor exocrine și endocrine, mucoase gastrice și intestinale, glomeruli și tuburi renale).

Unele paturi vasculare sinusoidale și o parte din țesutul hepatic sunt îmbogățite cu endoteliu discontinu.

Caracteristici

Endoteliul are funcții fiziologice importante, inclusiv controlul tonului vasomotor, traficul de celule sanguine, echilibrul hemostatic, permeabilitatea, proliferarea și supraviețuirea și imunitatea înnăscută și adaptativă.

Din punct de vedere funcțional, celulele endoteliale au o sarcină fundamentală de divizare. De obicei, acestea se află într-o stare de „tranșare”, deoarece nu sunt active din punct de vedere proliferativ (timpul de înjumătățire al acestora poate fi mai mare de 1 an).

Funcțiile lor generale, precum și cele ale endoteliului pe care le compun, pot fi împărțite în: permeabilitate, trafic de celule sanguine și hemostază.

Funcții de trafic și permeabilitate celulară

Endoteliul este o structură semi-permeabilă, deoarece trebuie să permită transportul diferitelor solute și fluide către și din sânge. În condiții normale, fluxul din și către sânge prin endoteliu este continuu, unde participă în principal endoteliul capilarelor.

O parte din funcția de permeabilitate a endoteliului capilar este de a permite trecerea leucocitelor și a unor mediatori inflamatori prin vase, ceea ce este realizat cu expresia moleculelor și a chimioatractanților din celulele endoteliale.

Prin urmare, transportul leucocitelor din sânge la țesuturile subiacente implică cascade de aderență în mai multe etape, inclusiv aderența inițială, rostogolirea, arestarea și transmigrarea, care au loc aproape exclusiv în venulele post-capilare.

Datorită participării la traficul de celule, celulele endoteliale sunt implicate în procesele de vindecare și inflamație, unde participă la formarea de noi vase din vase preexistente. Este un proces esențial pentru repararea țesuturilor.

Funcții în hemostază

Endoteliul participă la menținerea sângelui, a stării fluide și la promovarea formării limitate a cheagurilor atunci când există deteriorarea integrității pereților vasculari.

Celulele endoteliale exprimă factori care inhibă sau promovează coagularea (anticoagulante și coagulante), în funcție de semnalele specifice pe care le primesc de-a lungul vieții.

Dacă aceste celule nu ar fi la fel de plastice din punct de vedere fiziologic și structural precum sunt, creșterea și repararea țesuturilor corpului nu ar fi posibile.

Referințe

1. Aird, WC (2007). Eterogeneitatea fenotipică a endoteliului: I. Structura, funcția și mecanismele. Cercetarea circulației, 100, 158-173.
2. Aird, WC (2012). Heterogeneitatea celulelor endoteliale. Perspectivele Cold Spring Harbor în medicină, 2, 1-14.
3. Alphonsus, CS, & Rodseth, RN (2014). Glicocalixul endotelial: o revizuire a barierei vasculare. Anestezie, 69, 777–784.
4. Înapoi, N., și Luzio, NR Di. (1977). Procesul trombotic în aterogeneză. (B. Chandler, K. Eurenius, G. McMillan, C. Nelson, C. Schwartz și S. Wessler, Eds.) Plenum Press.
5. Chi, J., Chang, HY, Haraldsen, G., Jahnsen, FL, Troyanskaya, OG, Chang, DS, … Brown, PO (2003). Diversitatea celulelor endoteliale relevată de profilarea expresiei globale. PNAS, 100 (19), 10623-10628.
6. Choy, JC, Granville, DJ, Hunt, DWC și Mcmanus, BM (2001). Apoptoza celulelor endoteliale: caracteristici biochimice și implicații potențiale pentru ateroscleroza. J. Mol. Cell. Cardiol., 33, 1673-1690.
7. Cinemas, BDB, Pollak, ES, Buck, CA, Loscalzo, J., Zimmerman, GA, Mcever, RP, … Stern, DM (1998). Celule endoteliale în fiziologie și în fiziopatologia tulburărilor vasculare. The Journal of The American Society of Hematology, 91 (10), 3527–3561.
8. Fajardo, L. (1989). Complexitatea celulelor endoteliale. Articole de premiere și rapoarte speciale, 92 (2), 241-250.
9. Kharbanda, RK și Deanfield, JE (2001). Funcțiile endoteliului sănătos. Boala coronariană, 12, 485-491.
10. Ribatti, D. (2007). Descoperirea celulelor progenitoare endoteliale. O trecere în revistă istorică. Cercetări în leucemie, 31, 439-444.
11. Risau, W. (1995). Diferențierea endoteliului. Jurnalul FASEB, 9, 926–933.
12. van Hinsberg, V. (2001). Endoteliul: controlul vascular al hemostazei. European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology, 95, 198–201.
13. Winn, R., & Harlan, J. (2005). Rolul apoptozei celulelor endoteliale în bolile inflamatorii și imune. Journal of Thrombosis and Haostostasis, 3, 1815-1824.