ENDOTHEELCELLEN: KENMERKEN, STRUCTUUR, TYPEN, FUNCTIES - BIOLOGIE - 2026

De endotheelcellen zijn metabolisch actieve cellen die behoren tot het endotheel, de binnenste eencellige bloedvaten. Deze cellaag heeft belangrijke fysiologische functies in het lichaam, vooral met betrekking tot de bloedsomloop.

De term "endotheel" werd in 1865 bedacht door de Zwitserse anatoom Wilhelm His om onderscheid te maken tussen de binnenste laag van de lichaamsholten en het epitheel (dat is de buitenste laag).

Diagram van een bloedvatwand met endotheelcellen (Bron: gebruiker: VS6507, via Wikimedia Commons)

De oorspronkelijke definitie die door His werd gebruikt, omvatte niet alleen de binnenste cellaag van bloedvaten, maar ook lymfevaten en mesotheliale holtes. Korte tijd later werd deze definitie echter teruggebracht tot alleen het bloed en de lymfevaten.

Door de strategische ligging van deze cellen kunnen ze fungeren als een directe interface tussen de componenten van het bloed (of lymfe) en de weefsels, waardoor ze essentieel zijn voor de regulering van talrijke fysiologische processen die verband houden met het vasculaire systeem.

Tot deze processen behoren het in stand houden van de vloeibaarheid van het bloed en het voorkomen van trombusvorming, evenals de regulering van het transport van vloeistoffen en opgeloste stoffen zoals hormonen, eiwitfactoren en andere macromoleculen.

Het feit dat het endotheel complexe functies vervult in het lichaam van dieren, impliceert dat zijn cellen vatbaar zijn voor verschillende ziekten, die van groot belang zijn voor verschillende onderzoekers.

kenmerken

Het oppervlak dat wordt ingenomen door endotheelcellen in het lichaam van een volwassen mens kan meer dan 3.000 vierkante meter beslaan en meer dan 700 gram wegen.

Deze cellaag, die wordt beschouwd als een "orgaan" dat wijd verspreid is over het lichaam, is verantwoordelijk voor het ontvangen en vertalen van de moleculaire signalen die in het bloed naar de weefsels worden getransporteerd, en orkestreert een groot aantal essentiële verschijnselen voor het functioneren van het hele organisme.

Een kenmerk van endotheelcellen is dat zij, en hun kernen, zo zijn uitgelijnd dat ze in dezelfde richting "kijken" als de bloedstroom die door de kanalen gaat waar ze worden aangetroffen.

Endotheelcellen zijn zeer heterogeen, en dit heeft te maken met het feit dat bloed- en lymfevaten door het lichaam worden verdeeld, blootgesteld aan een grote verscheidenheid aan verschillende micro-omgevingen, die voorwaarden opleggen aan elk specifiek endotheel.

Deze vasculaire micro-omgevingen kunnen de epigenetische kenmerken van endotheelcellen aanzienlijk beïnvloeden, wat resulteert in verschillende differentiatieprocessen.

Dit is aangetoond door de studie van weefselspecifieke genexpressiepatronen, waardoor het ongelooflijke vermogen van deze cellen om zich aan te passen, zowel in aantal als in aanleg, aan de lokale vereisten waar ze worden aangetroffen, is bewezen.

Signalering

Het endotheel is een geavanceerd signaalverwerkingscentrum dat vrijwel alle cardiovasculaire functies regelt. Het onderscheidende kenmerk van dit sensorische systeem is dat elke endotheelcel verschillende soorten signalen kan detecteren en verschillende soorten reacties kan genereren.

Dit is misschien wat dit zeer speciale orgaan in staat stelt regulerende functies uit te oefenen op de bloeddruk en de snelheid en distributie van bloed, naast het beheersen van celproliferatie en migratie in de wanden van bloedvaten.

Generatie

Het vasculaire systeem is het eerste orgaansysteem dat zich ontwikkelt in het lichaam van een dierlijk embryo. Tijdens het gastrulatieproces dringt het embryonale epitheel door de primitieve spleet en het is dan dat de mesodermale cellen worden geïnduceerd.

De voorlopercellen van de endotheelcellen onderscheiden zich van het mesodermale weefsel door een proces dat onafhankelijk lijkt te zijn van gastrulatie. Deze cellen bevinden zich in het beenmerg in nauwe associatie met hematopoëtische cellen.

De voorlopercellen staan ​​bekend als angioblasten en / of hemangioblasten. Andere lichaamscellijnen kunnen echter worden "getransdifferentieerd" in epitheelcellen en vice versa.

Angioblasten worden gedefinieerd als cellen die het potentieel hebben om te differentiëren tot endotheelcellen, maar die niet de karakteristieke moleculaire markers bezitten en geen "lumen" hebben gevormd (deze markers verschijnen tijdens differentiatie).

De mate van differentiatie en proliferatie van endotheelcellen is extreem hoog tijdens de embryonale ontwikkeling en tijdens de postnatale ontwikkeling, maar neemt aanzienlijk af bij de volwassene.

De identiteit van epitheelcellen wordt gewoonlijk geverifieerd door de aanwezigheid of expressie van specifieke boodschapperproteïnen of RNA's te bestuderen, hoewel deze "markers" vaak kunnen worden gedeeld met andere cellijnen.

Differentiatie van voorlopercellen

Endotheelcelvoorlopercellen kunnen uit het beenmerg ontstaan, maar kunnen niet direct in de binnenste vaatwanden (endotheel) worden opgenomen.

Verschillende auteurs hebben aangetoond dat deze cellen gericht zijn op of gegroepeerd zijn op plaatsen van actieve neovascularisatie, die verschillen in reactie op ischemische processen (gebrek aan zuurstof of bloedstroom), vasculair trauma, tumorgroei en andere.

Proliferatie

Endotheelcellen die aanwezig zijn in het vasculaire systeem behouden het vermogen om te delen en te bewegen. Nieuwe bloedvaten worden gevormd dankzij de proliferatie van reeds bestaande endotheelcellen en dit gebeurt zowel in embryonale weefsels (als groei optreedt) als in volwassen weefsels (voor het hermodelleren of reconstrueren van weefsel).

Apoptose

Apoptose, of geprogrammeerde celdood, is een normaal proces dat in vrijwel alle cellen van levende organismen voorkomt en dat verschillende fysiologische functies in zich heeft.

Het wordt gekenmerkt door de condensatie van het cytoplasma en de kern, door het krimpen van cellen en door de blootstelling, op het celoppervlak, van specifieke moleculen voor fagocytose. Tijdens dit proces is er ook de afbraak van chromatine (chromosomaal DNA) en de vervorming van het plasmamembraan.

Geprogrammeerde celdood kan in endotheelcellen worden veroorzaakt door verschillende stimuli en moleculaire factoren. Dit heeft belangrijke implicaties voor hemostase (voorkomen van lekkage van vloeibaar bloed).

Een dergelijk proces is essentieel bij hermodellering, regressie en angiogenese (vorming van nieuwe bloedvaten). Omdat het de integriteit en functie van het vasculaire endotheel kan beïnvloeden, kan endotheliale apoptose bijdragen aan de pathogenese van een grote verscheidenheid aan menselijke ziekten.

In vivo experimenten suggereren dat deze pathologieën onder andere arteriosclerose, congenitaal hartfalen, diabetische retinopathie, emfyseem, sclerodermie, sikkelcelziekte, systemische lupus erythematosus of trombotische trombocytopenische purpura kunnen omvatten.

Waar zijn ze gevonden?

Endotheelcellen worden, zoals hun naam al aangeeft, aangetroffen in de verschillende soorten endotheel die langs het binnenoppervlak van bloed- en lymfevaten lopen.

In het bloedvasculaire endotheel vormen de endotheelcellen van de aders en slagaders bijvoorbeeld een ononderbroken cellaag, waar de cellen door nauwe verbindingen met elkaar zijn verbonden.

Structuur

Endotheelcellen zijn verre van collectief identiek, maar kunnen gezien worden als een gigantisch consortium van verschillende bedrijven met elk hun eigen identiteit.

Langs de vasculaire takken varieert de vorm van de endotheelcellen aanzienlijk. Bovendien kunnen er aanzienlijke fenotypische verschillen zijn tussen cellen die tot verschillende segmenten van hetzelfde vasculaire systeem, orgaan of type vat behoren.

Ondanks deze bewering zijn dit typisch platte cellen, die "mollig" of kubusvormig kunnen zijn in endotheliale venulen.

De dikte varieert van minder dan 0,1 μm in de aderen en capillairen tot 1 μm in de aorta-slagader, en de structuur wordt opnieuw vormgegeven als reactie op meerdere factoren, vooral de zogenaamde "hemodynamische schuifspanning".

De lengte van de endotheelcellen verschilt met betrekking tot hun anatomische locatie, aangezien is gemeld dat in de bloedvaten van ratten de aorta-endotheelcellen langwerpig en dun zijn, terwijl ze in de longslagaders korter en ronder zijn.

Dus, net als veel andere cellen in het lichaam, zijn endotheelcellen bedekt met een laag van eiwitten en suikers, bekend als glycocalyx, een fundamenteel onderdeel van de vasculaire barrière en tussen 0,1 en 1 micron dik.

Dit extracellulaire "gebied" wordt actief geproduceerd door endotheelcellen en neemt de ruimte in tussen circulerend bloed en cellen. Het is aangetoond dat het zowel functies heeft in vasculaire bescherming als in celregulatie en hemostatische mechanismen.

Subcellulaire structuur

De intracellulaire ruimte van endotheelcellen zit vol met met clathrine beklede blaasjes, multivesiculaire lichaampjes en lysosomen, die cruciaal zijn voor endocytische moleculaire transportroutes.

Lysosomen zijn verantwoordelijk voor de afbraak en recycling van macromoleculen die door endocytose naar hen worden geleid. Dit proces kan ook plaatsvinden op het celoppervlak, in het Golgi-complex en het endoplasmatisch reticulum.

Deze cellen zijn ook rijk aan caveolae, dit zijn kolfvormige blaasjes die zijn geassocieerd met het plasmamembraan en gewoonlijk open zijn naar de luminale zijde of vrij kunnen zijn in het cytosol. De hoeveelheid van deze structuren hangt af van het type epitheel dat wordt overwogen.

Soorten

Endotheelcellen kunnen zeer verschillende fenotypes hebben, die worden gereguleerd door waar ze worden aangetroffen en het tijdstip van ontwikkeling. Om deze reden zijn veel auteurs van mening dat deze zeer heterogeen zijn, aangezien ze niet alleen variëren in termen van hun structuur, maar ook hun functie.

Het endotheel kan worden geclassificeerd als continu of discontinu. Het doorlopende endotheel kan op zijn beurt al dan niet gefenestreerd zijn. De fenesten zijn een soort intracellulaire "poriën" die zich door de celdikte uitstrekken.

Het continue endotheel zonder fenestratie vormt de binnenbekleding van de slagaders, aders en haarvaten van de hersenen, huid, hart en longen.

Aan de andere kant komt continu gefenestreerd epitheel veel voor in gebieden die worden gekenmerkt door hoge filtratie en transendotheliaal transport (capillairen van de exocriene en endocriene klieren, maag- en darmslijmvlies, glomeruli en niertubuli).

Sommige sinusoïdale vaatbedden en een deel van het leverweefsel zijn verrijkt met discontinu endotheel.

Kenmerken

Het endotheel heeft belangrijke fysiologische functies, waaronder controle van de vasomotorische tonus, bloedceltransport, hemostatisch evenwicht, permeabiliteit, proliferatie en aangeboren en adaptieve overleving en immuniteit.

Functioneel gezien hebben endotheelcellen een fundamentele deeltaak. Meestal bevinden deze zich in een toestand van "rust", aangezien ze niet actief zijn vanuit proliferatief oogpunt (hun gemiddelde levensduur kan meer dan 1 jaar bedragen).

Hun algemene functies en die van het endotheel waaruit ze bestaan, kunnen worden onderverdeeld in: permeabiliteit, bloedceltransport en hemostase.

Cellulair verkeer en permeabiliteitsfuncties

Het endotheel is een semi-permeabele structuur, aangezien het het transport van verschillende opgeloste stoffen en vloeistoffen van en naar het bloed moet toelaten. Onder normale omstandigheden is de stroom van en naar het bloed door het endotheel continu, waar voornamelijk het endotheel van de capillairen aan deelneemt.

Een deel van de permeabiliteitsfunctie van het capillaire endotheel is om de doorgang van leukocyten en sommige ontstekingsmediatoren door de bloedvaten mogelijk te maken, wat wordt bereikt door de expressie van moleculen en chemoattractanten in de endotheelcellen.

Daarom omvat het transport van leukocyten van het bloed naar de onderliggende weefsels meerstaps adhesiecascades, waaronder initiële adhesie, rollen, arrestatie en transmigratie, die bijna uitsluitend plaatsvinden in de post-capillaire venulen.

Dankzij hun deelname aan celhandel zijn endotheelcellen betrokken bij de genezings- en ontstekingsprocessen, waar ze deelnemen aan de vorming van nieuwe bloedvaten uit reeds bestaande bloedvaten. Het is een essentieel proces voor weefselherstel.

Functies bij hemostase

Het endotheel draagt ​​bij aan het in stand houden van het bloed, de vloeibare toestand en het bevorderen van de beperkte vorming van stolsels wanneer de integriteit van de vaatwanden wordt beschadigd.

Endotheelcellen brengen factoren tot expressie die de stolling remmen of bevorderen (anticoagulantia en coagulantia), afhankelijk van de specifieke signalen die ze gedurende het hele leven ontvangen.

Als deze cellen niet zo fysiologisch en structureel plastisch waren als ze zijn, zou groei en herstel van lichaamsweefsels niet mogelijk zijn.

Referenties

1. Aird, WC (2007). Fenotypische heterogeniteit van het endotheel: I. structuur, functie en mechanismen. Circulation Research, 100, 158-173.
2. Aird, WC (2012). Endotheliale cel heterogeniteit. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine, 2, 1–14.
3. Alphonsus, CS en Rodseth, RN (2014). De endotheliale glycocalyx: een overzicht van de vasculaire barrière. Anesthesia, 69, 777-784.
4. Back, N., & Luzio, NR Di. (1977). Het trombotische proces in atherogenese. (B. Chandler, K. Eurenius, G. McMillan, C. Nelson, C. Schwartz, & S. Wessler, Eds.). Plenum Press.
5. Chi, J., Chang, HY, Haraldsen, G., Jahnsen, FL, Troyanskaya, OG, Chang, DS, … Brown, PO (2003). Endotheelceldiversiteit onthuld door globale expressieprofilering. PNAS, 100 (19), 10623-10628.
6. Choy, JC, Granville, DJ, Hunt, DWC, en Mcmanus, BM (2001). Endotheliale celapoptose: biochemische kenmerken en mogelijke implicaties voor atherosclerose. J. Mol. Cel. Cardiol., 33, 1673-1690.
7. Bioscopen, BDB, Pollak, ES, Buck, CA, Loscalzo, J., Zimmerman, GA, Mcever, RP, … Stern, DM (1998). Endotheelcellen in de fysiologie en in de pathofysiologie van vaataandoeningen. The Journal of The American Society of Hematology, 91 (10), 3527-3561.
8. Fajardo, L. (1989). De complexiteit van endotheelcellen. Award artikelen en speciale rapporten, 92 (2), 241–250.
9. Kharbanda, RK en Deanfield, JE (2001). Functies van het gezonde endotheel. Coronaire hartziekte, 12, 485-491.
10. Ribatti, D. (2007). De ontdekking van endotheliale voorlopercellen. Een historisch overzicht. Leukemia Research, 31, 439-444.
11. Risau, W. (1995). Differentiatie van endotheel. The FASEB Journal, 9, 926-933.
12. van Hinsberg, V. (2001). Het endotheel: vasculaire controle van hemostase. European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology, 95, 198–201.
13. Winn, R., en Harlan, J. (2005). De rol van apoptose van endotheelcellen bij ontstekings- en immuunziekten. Journal of Thrombosis and Haemostasis, 3, 1815-1824.