ЕНДОТЕЛІАЛЬНІ КЛІТИНИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, БУДОВА, ТИПИ, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

У ендотеліальні клітини метаболічно активні клітини , що належать до ендотелію, внутрішньої одноклітинних лінії кровоносних судин. Цей клітинний шар має важливі фізіологічні функції в організмі, особливо щодо кровоносної системи.

Термін "ендотелій" був введений швейцарським анатомом Вільгельмом Гісом у 1865 році для розрізнення внутрішнього шару порожнин тіла та епітелію (який є зовнішнім шаром).

Діаграма стінки кровоносних судин із зображенням ендотеліальних клітин (Джерело: Користувач: VS6507, через Wikimedia Commons)

Початкове визначення, яке використовував Його, включало не тільки внутрішній клітинний шар судин, але й лімфатичні судини та мезотеліальні порожнини. Однак через короткий час це визначення зводилося лише до кровоносної та лімфатичної судин.

Стратегічне розташування цих клітин дозволяє їм діяти як прямий інтерфейс між компонентами крові (або лімфи) та тканинами, що робить їх важливими для регуляції численних фізіологічних процесів, пов’язаних із судинною системою.

Серед цих процесів - підтримка плинності крові та запобігання утворенню тромбів, а також регулювання транспорту рідини та розчинних речовин, таких як гормони, білкові фактори та інші макромолекули.

Той факт, що ендотелій виконує складні функції в організмі тварин, означає, що його клітини сприйнятливі до різних захворювань, які представляють великий інтерес у різних дослідників.

характеристики

Площа поверхні, зайнята ендотеліальними клітинами в організмі дорослої людини, може охоплювати більше 3000 квадратних метрів і важити більше 700 г.

Цей клітинний шар, який вважається «органом», широко розповсюдженим по всьому тілу, відповідає за отримання та передачу молекулярних сигналів, які транспортуються в крові до тканин, оркеструючи велику кількість важливих явищ для функціонування всього організму.

Характерною для ендотеліальних клітин є те, що вони та їх ядра розташовані так, щоб вони "дивилися" в напрямку в тому ж напрямку, що і кровотік, який проходить через протоки, де вони знаходяться.

Ендотеліальні клітини сильно неоднорідні, і це пов’язано з тим, що кров і лімфатичні судини розподіляються по всьому тілу, піддаючись великій різноманітності різних мікросередовищ, які встановлюють умови для кожного конкретного ендотелію.

Ці судинні мікросередовища можуть суттєво впливати на епігенетичні характеристики ендотеліальних клітин, що призводить до чітких процесів диференціації.

Це було продемонстровано завдяки вивченню тканинно-специфічних моделей експресії генів, завдяки яким була доведена неймовірна здатність цих клітин пристосовуватися як за кількістю, так і за розмірами до місцевих потреб, де вони виявлені.

Сигналізація

Ендотелій - це складний центр обробки сигналів, який контролює практично всі серцево-судинні функції. Відмітна особливість цієї сенсорної системи полягає в тому, що кожна ендотеліальна клітина здатна виявляти сигнали різного типу та генерувати різні типи реакцій.

Це, мабуть, те, що дозволяє цьому особливо спеціальному органу здійснювати регуляторні функції щодо артеріального тиску, швидкості та розподілу крові, крім контролю проліферації клітин та міграції в стінках судин.

Покоління

Судинна система - це перша органна система, що розвинулася в організмі ембріона тварини. Під час процесу гаструляції ембріональний епітелій інвамінує через первісну щілину, і саме тоді індукуються клітини мезодерми.

Клітини-попередники ендотеліальних клітин диференціюються від мезодермальної тканини шляхом процесу, який, здається, не залежить від гаструляції. Ці клітини проживають у кістковому мозку в тісній зв'язці з кровотворними клітинами.

Клітини-попередники відомі як ангіобласти та / або гемангіобласти. Однак інші клітинні лінії тіла можуть бути «трансдиференційовані» в епітеліальні клітини і навпаки.

Ангіобласти визначаються як клітини, які мають потенціал диференціюватися в ендотеліальні клітини, але не мають характерних молекулярних маркерів і не утворюють «просвіту» (ці маркери з’являються під час диференціювання).

Швидкість диференціації та проліферації ендотеліальних клітин надзвичайно висока під час ембріонального розвитку та під час постнатального розвитку, але у дорослої людини вона значно знижується.

Ідентичність епітеліальних клітин зазвичай перевіряється, вивчаючи наявність або експресію специфічних білків-месенджерів або РНК, хоча ці «маркери» часто можуть бути спільними з іншими клітинними лініями.

Диференціація клітин-попередників

Клітини-попередники ендотеліальної клітини можуть виникати з кісткового мозку, але не можуть бути негайно включені до внутрішніх судинних стінок (ендотелію).

Різні автори показали, що ці клітини спрямовані назустріч або згруповані в місцях активної неоваскуляризації, що відрізняються у відповідь на ішемічні процеси (нестача кисню або кровотоку), травми судин, зростання пухлини тощо.

Поширення

Ендотеліальні клітини, присутні в судинній системі, зберігають здатність ділитися і рухатися. Нові кровоносні судини утворюються завдяки розмноженню раніше існуючих ендотеліальних клітин, і це відбувається як в ембріональних тканинах (у міру зростання), так і в тканинах дорослих (для реконструкції або реконструкції тканин).

Апоптоз

Апоптоз, або запрограмована загибель клітин, - це нормальний процес, який відбувається практично у всіх клітинах живих організмів і має в них різні фізіологічні функції.

Він характеризується конденсацією цитоплазми та ядра, усадкою клітин та впливом на поверхню клітин специфічних молекул для фагоцитозу. Під час цього процесу відбувається також розпад хроматину (хромосомної ДНК) та деформація плазматичної мембрани.

Програмована загибель клітин може бути спровокована в ендотеліальних клітинах різними подразниками та молекулярними факторами. Це має важливі наслідки для гемостазу (запобігання витоку рідкої крові).

Такий процес має важливе значення при ремоделюванні, регресії та ангіогенезі (утворенні нових судин). Оскільки він може впливати на цілісність та функцію ендотелію судин, апоптоз ендотелію може сприяти патогенезу найрізноманітніших захворювань людини.

Експерименти in vivo припускають, що ці патології можуть включати артеріосклероз, вроджену серцеву недостатність, діабетичну ретинопатію, емфізему, склеродермію, серпоподібну клітковину, системний червоний вовчак або тромботичну тромбоцитопенічну пурпуру.

Де вони знайдені?

Ендотеліальні клітини, як випливає з їх назви, знаходяться в різних типах ендотелію, які вирівнюють внутрішню поверхню крові та лімфатичні судини.

У ендотелії судин крові, наприклад, ендотеліальні клітини вен і артерій утворюють безперебійний клітинний шар, де клітини з'єднуються між собою тісними з’єднаннями.

Будова

Ендотеліальні клітини, що не є колективно ідентичними, можуть розглядатися як гігантський консорціум різних компаній, кожна зі своєю власною ідентичністю.

Уздовж судинних гілок форма ендотеліальних клітин значно змінюється. Крім того, можуть спостерігатися значні фенотипічні відмінності між клітинами, що належать до різних сегментів однієї судинної системи, органу або типу судини.

Незважаючи на це твердження, це, як правило, плоскі клітини, які можуть бути «пухкими» або кубовидними в ендотеліальних венулах.

Його товщина коливається від менше 0,1 мкм у венах і капілярах до 1 мкм в артерії аорти, а її структура переробляється у відповідь на численні фактори, особливо на так зване "гемодинамічне напруження зсуву".

Довжина ендотеліальних клітин відрізняється щодо їх анатомічного розташування, оскільки повідомлялося, що в кровоносних судинах щурів клітини ендотелію аорти витягнуті та тонкі, тоді як у легеневих артеріях вони коротші та кругліші.

Таким чином, як і багато інших клітин в організмі, ендотеліальні клітини покриваються покриттям білків і цукрів, відомих як глікокалікс, який є основною частиною судинного бар'єру і має товщину від 0,1 до 1 мкм.

Ця позаклітинна «область» активно виробляється ендотеліальними клітинами і займає простір між циркулюючою кров’ю і клітинами. Показано, що він має функції як у захисті судин, так і в регуляції клітин та гемостатичних механізмах.

Підклітинна структура

Внутрішньоклітинний простір ендотеліальних клітин рясніє покритими клатрином везикулами, мультикулярними тілами та лізосомами, які є критичними для ендоцитарних молекулярних транспортних шляхів.

Лізосоми відповідають за деградацію та переробку макромолекул, які спрямовані на них ендоцитозом. Цей процес може відбуватися і на клітинній поверхні, у комплексі Гольджі та ендоплазматичному ретикулумі.

Ці клітини також багаті кавеолами, які є колбоподібними везикулами, пов’язаними з плазматичною мембраною і зазвичай відкриті до просвітницької сторони або можуть бути вільними в цитозолі. Достаток цих структур залежить від типу розглянутого епітелію.

Типи

Ендотеліальні клітини можуть мати дуже різні фенотипи, які регулюються місцем їх знаходження та часом розвитку. Саме з цієї причини багато авторів вважають, що вони є дуже неоднорідними, оскільки змінюються не лише за структурою, але і за функцією.

Ендотелій можна класифікувати як безперервний або переривчастий. Безперервний ендотелій, у свою чергу, може бути фенестрований або не фенестрований. Фенестри - це різновид внутрішньоклітинних «пір», які поширюються по всій товщині клітини.

Суцільний нефенестрований ендотелій утворює внутрішню оболонку артерій, вен та капілярів мозку, шкіри, серця та легенів.

Постійний фенестрований епітелій, з іншого боку, поширений в областях, що характеризуються високою фільтрацією та трансендотеліальним транспортом (капіляри екзокринних та ендокринних залоз, слизова оболонка шлунка та кишечника, клубочки та ниркові канальці).

Деякі синусоїдальні судинні русла та частина печінкової тканини збагачені розривом ендотелію.

Особливості

Ендотелій має важливі фізіологічні функції, включаючи вазомоторний контроль тонусу, обіг клітин крові, гемостатичний баланс, проникність, проліферацію, вроджене та адаптивне виживання та імунітет.

З функціональної точки зору, ендотеліальні клітини виконують основні завдання поділу. Зазвичай вони знаходяться в стані "затишку", оскільки вони не активні з проліферативного погляду (їх період напіввиведення може становити більше 1 року).

Їх загальні функції, а також функції ендотелію, які вони складають, можна розділити на: проникність, обіг клітин крові та гемостаз.

Функції стільникового трафіку та проникності

Ендотелій є напівпроникною структурою, оскільки повинен забезпечувати транспортування різних розчинених речовин та рідин до крові та з неї. У нормальних умовах потік з крові в ентотелій і до нього відбувається безперервно, де головним чином бере участь ендотелій капілярів.

Частина функції проникності капілярного ендотелію полягає в тому, щоб дозволити проходження лейкоцитів і деяких медіаторів запалення по судинах, що досягається за допомогою експресії молекул і хемоаттрактантів в ендотеліальних клітинах.

Отже, транспорт лейкоцитів з крові до підлеглих тканин передбачає багатоступеневі каскади адгезії, включаючи початкову адгезію, згортання, арешт та трансміграцію, що відбуваються майже виключно в посткапілярних венулах.

Завдяки своїй участі в торгівлі клітинами ендотеліальні клітини беруть участь у процесах загоєння та запалення, де вони беруть участь у формуванні нових судин із раніше існуючих судин. Це важливий процес відновлення тканин.

Функції при гемостазі

Ендотелій бере участь у підтримці крові, рідинному стані та у сприянні обмеженому утворенню згустків при порушенні цілісності судинних стінок.

Ендотеліальні клітини експресують фактори, які інгібують або сприяють згортанню (антикоагулянти та коагулянти), залежно від конкретних сигналів, які вони отримують протягом життя.

Якби ці клітини не були настільки фізіологічно і структурно пластичними, як вони, зростання та відновлення тканин тіла було б неможливим.

Список літератури

1. Aird, WC (2007). Фенотипічна гетерогенність ендотелію: I. Будова, функція та механізми. Циркуляційне дослідження, 100, 158-173.
2. Aird, WC (2012). Гетерогенність ендотеліальних клітин. Перспективи холодного весняного порту в медицині, 2, 1–14.
3. Alphonsus, CS, & Rodseth, RN (2014). Ендотеліальний глікокалікс: огляд судинного бар'єру. Анестезія, 69, 777–784.
4. Назад, Н., і Луціо, NR Di. (1977). Тромботичний процес в атерогенезі. (Б. Чандлер, К. Евреніус, Г. Макміллан, К. Нельсон, К. Шварц і С. Весслер, ред.). Пленум Прес.
5. Chi, J., Chang, HY, Haraldsen, G., Jahnsen, FL, Troyanskaya, OG, Chang, DS, … Brown, PO (2003). Ендотеліальне різноманіття клітин виявляється глобальним вираженням експресії. PNAS, 100 (19), 10623-10628.
6. Choy, JC, Granville, DJ, Hunt, DWC, & Mcmanus, BM (2001). Апоптоз ендотеліальних клітин: біохімічні характеристики та потенційні наслідки для атеросклерозу. Дж. Мол. Осередок. Кардіол., 33, 1673-1690.
7. Cinemas, BDB, Pollak, ES, Buck, CA, Loscalzo, J., Zimmerman, GA, Mcever, RP, … Stern, DM (1998). Ендотеліальні клітини у фізіології та в патофізіології судинних розладів. Журнал Американського товариства гематології, 91 (10), 3527–3561.
8. Фажардо, Л. (1989). Складність ендотеліальних клітин. Статті та спеціальні звіти про нагороди, 92 (2), 241–250.
9. Kharbanda, RK, & Deanfield, JE (2001). Функції здорового ендотелію. Хвороба коронарної артерії, 12, 485–491.
10. Рібатті, Д. (2007). Відкриття ендотеліальних клітин-попередників. Історичний огляд. Leukemia Research, 31, 439–444.
11. Risau, W. (1995). Диференціація ендотелію. Журнал FASEB, 9, 926–933.
12. ван Хінсберг, В. (2001). Ендотелій: судинний контроль гемостазу. Європейський журнал акушерства та гінекології та репродуктивної біології, 95, 198–201.
13. Winn, R., & Harlan, J. (2005). Роль апоптозу ендотеліальних клітин при запальних та імунних захворюваннях. Журнал про тромбоз і гемостаз, 3, 1815–1824.