Слой клеток, выстилающий внутреннюю поверхность кровеносных сосудов.
Эндотелий ( мн.р.: эндотелия ) представляет собой один слой плоских эндотелиальных клеток , выстилающих внутреннюю поверхность кровеносных и лимфатических сосудов . [1] Эндотелий образует интерфейс между циркулирующей кровью или лимфой в просвете и остальной частью стенки сосуда. Эндотелиальные клетки образуют барьер между сосудами и тканями и контролируют поток веществ и жидкости в ткань и из нее.
Эндотелиальные клетки, находящиеся в непосредственном контакте с кровью, называются эндотелиальными клетками сосудов, тогда как клетки, находящиеся в непосредственном контакте с лимфой , известны как лимфатические эндотелиальные клетки. Сосудистые эндотелиальные клетки выстилают всю систему кровообращения , от сердца до мельчайших капилляров .
Эти клетки обладают уникальными функциями, которые включают фильтрацию жидкости , например, в клубочках почек, тонус кровеносных сосудов , гемостаз , рекрутирование нейтрофилов и транспортировку гормонов. Эндотелий внутренних поверхностей камер сердца называется эндокардом . Нарушение функции может привести к серьезным проблемам со здоровьем во всем организме.
Эндотелий имеет мезодермальное происхождение. И кровеносные, и лимфатические капилляры состоят из одного слоя эндотелиальных клеток, называемого монослоем. На прямых участках кровеносного сосуда эндотелиальные клетки сосудов обычно выравниваются и удлиняются в направлении тока жидкости. [2] [3]
Терминология
Базовая модель анатомии , указатель терминов, используемых для описания анатомических структур, проводит различие между эндотелиальными клетками и эпителиальными клетками на основе того, из каких тканей они развиваются, и утверждает, что наличие виментина , а не кератиновых нитей, отделяет их от эпителиальных. клетки. [4] Многие считали эндотелий специализированной эпителиальной тканью. [5]
Функция
Эндотелий образует интерфейс между циркулирующей кровью или лимфой в просвете и остальной частью стенки сосуда. Это образует барьер между сосудами и тканями и контролирует поток веществ и жидкости в ткань и из нее. Это контролирует прохождение материалов и транзит лейкоцитов в кровоток и из него. Чрезмерное или длительное повышение проницаемости эндотелия, как при хроническом воспалении, может привести к отеку тканей ( отек ). Изменение барьерной функции также участвует в экстравазации рака. [6]
Эндотелиальные клетки участвуют во многих других аспектах функции сосудов, в том числе:
Свертывание крови ( тромбоз и фибринолиз ). В нормальных условиях эндотелий обеспечивает поверхность, на которой кровь не свертывается, поскольку он содержит и экспрессирует вещества, предотвращающие свертывание крови, [7] в том числе гепарансульфат , который действует как кофактор активации антитромбина , белка, который инактивирует несколько факторов свертывания крови. каскад. [8]
Воспаление . [9] Эндотелиальные клетки активно подают сигнал лейкоцитам иммунной системы [10] во время воспаления.
Образование новых кровеносных сосудов ( ангиогенез ).
Эндотелий участвует в образовании новых кровеносных сосудов, называемом ангиогенезом . [11] Ангиогенез является важнейшим процессом развития органов эмбриона и плода, [12] а также восстановления поврежденных участков. [13] Этот процесс запускается снижением содержания кислорода в тканях (гипоксией) или недостаточным напряжением кислорода, что приводит к новому развитию кровеносных сосудов, выстланных эндотелиальными клетками. Ангиогенез регулируется сигналами, которые способствуют и замедляют этот процесс. Эти про- и антиангиогенные сигналы включают интегрины, хемокины, ангиопоэтины, агенты, чувствительные к кислороду, соединительные молекулы и эндогенные ингибиторы. [12] Ангиопоэтин-2 работает с VEGF, облегчая пролиферацию клеток и миграцию эндотелиальных клеток.
Общая схема ангиогенеза такова.
активирующие сигналы, связывающиеся с поверхностными рецепторами сосудистых эндотелиальных клеток.
активированные эндотелиальные клетки выделяют протеазы, что приводит к деградации базальной мембраны
эндотелиальные клетки освобождаются, мигрируют из существующих кровеносных сосудов и начинают пролиферировать, образуя расширения по направлению к источнику ангиогенного стимула.
Иммунный ответ хозяина
Эндотелиальные клетки экспрессируют различные иммунные гены органоспецифичным образом. [14] Эти гены включают важные иммунные медиаторы и белки, которые облегчают клеточную связь с гемопоэтическими иммунными клетками. [15] Эндотелиальные клетки кодируют важные особенности структурного клеточного иммунного ответа в эпигеноме и, следовательно, могут быстро реагировать на иммунологические проблемы. Вклад некроветворных клеток, таких как эндотелий, в иммунитет хозяина называется «структурным иммунитетом». [16]
Клиническое значение
Эндотелиальная дисфункция или потеря правильной функции эндотелия является признаком сосудистых заболеваний и часто рассматривается как ключевое раннее событие в развитии атеросклероза . [17] Нарушение функции эндотелия, вызывающее гипертонию и тромбоз, часто наблюдается у больных ишемической болезнью сердца , сахарным диабетом , гипертонией , гиперхолестеринемией , а также у курильщиков . Также было показано, что эндотелиальная дисфункция является предиктором будущих неблагоприятных сердечно-сосудистых событий, включая инсульт, болезни сердца, а также присутствует при воспалительных заболеваниях, таких как ревматоидный артрит, диабет и системная красная волчанка. [18] [19]
Эндотелиальная дисфункция является результатом изменений функции эндотелия. [20] [21] После накопления жира ( липидов ) и при стимуляции воспаления эндотелиальные клетки активируются, что характеризуется экспрессией таких молекул, как E-селектин, VCAM-1 и ICAM-1, которые стимулируют адгезию иммунные клетки. [22] Кроме того, активируются факторы транскрипции , которые представляют собой вещества, которые увеличивают выработку белков внутри клеток; в частности AP-1 и NF-κB , что приводит к увеличению экспрессии цитокинов, таких как IL-1 , TNFα и IFNγ , которые способствуют воспалению. [23] [24] Такое состояние эндотелиальных клеток способствует накоплению липидов и липопротеинов в интиме, что приводит к атеросклерозу, и последующему рекрутированию лейкоцитов и тромбоцитов, а также пролиферации гладкомышечных клеток, что приводит к образованию жирная полоса. Поражения, образующиеся в интиме, и стойкое воспаление приводят к десквамации эндотелия, что нарушает эндотелиальный барьер, что приводит к повреждению и последующей дисфункции. [25] Напротив, воспалительные стимулы также активируют NF-κB-индуцированную экспрессию деубиквитиназы A20 ( TNFAIP3 ), которая, как было показано, самостоятельно восстанавливает эндотелиальный барьер. [26]
Одним из основных механизмов эндотелиальной дисфункции является уменьшение количества оксида азота , часто из-за высокого уровня асимметричного диметиларгинина , который мешает нормальному стимулируемому L-аргинином синтезу оксида азота и, таким образом, приводит к гипертонии. Наиболее преобладающим механизмом эндотелиальной дисфункции является увеличение количества активных форм кислорода , что может нарушать выработку и активность оксида азота посредством нескольких механизмов. [27] Сигнальный белок ERK5 необходим для поддержания нормальной функции эндотелиальных клеток. [28] Еще одним последствием повреждения эндотелия является высвобождение патологических количеств фактора фон Виллебранда , который способствует агрегации и адгезии тромбоцитов к субэндотелию и, таким образом, образованию потенциально смертельных тромбов.
Ангиосаркома представляет собой рак эндотелия и встречается редко: в США регистрируется всего 300 случаев в год. [29] Однако прогноз обычно плохой: пятилетняя выживаемость составляет 35%. [30]
Исследовать
Эндотелий при раке
Было признано, что эндотелиальные клетки, формирующие сосуды опухоли, имеют различные морфологические характеристики, различное происхождение по сравнению с физиологическим эндотелием и различную молекулярную подпись, что дает возможность для внедрения новых биомаркеров опухолевого ангиогенеза и может обеспечить новые антиангиогенные лекарственные мишени. [31]
Эндотелий в рационе
Здоровая диета, богатая фруктами и овощами, благотворно влияет на функцию эндотелия, в то время как диета с высоким содержанием красного и обработанного мяса , жареных продуктов, рафинированных зерновых и обработанного сахара увеличивает адгезию эндотелиальных клеток и стимуляторов атерогенности. [32] Диеты с высоким содержанием жиров отрицательно влияют на функцию эндотелия. [33]
Было обнаружено, что средиземноморская диета улучшает функцию эндотелия у взрослых, что может снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний. [34] [35] Потребление грецких орехов улучшает функцию эндотелия. [36] [37]
Эндотелий при Covid-19
В апреле 2020 года впервые сообщалось о наличии вирусных элементов в эндотелиальных клетках 3 пациентов, умерших от COVID-19 . Исследователи из Цюрихского университета и Гарвардской медицинской школы сочли эти результаты признаком общего эндотелиита в различных органах, воспалительной реакции эндотелия на инфекцию, которая может привести или, по крайней мере, способствовать полиорганной недостаточности при Covid-19. 19 пациентов с сопутствующими заболеваниями, такими как сахарный диабет, гипертония и сердечно-сосудистые заболевания. [38] [39]
История
В 1865 году швейцарский анатом Вильгельм Гис впервые ввёл термин «эндотелий». [40] В 1958 году А.С. Тодд из Университета Сент-Эндрюс продемонстрировал, что эндотелий кровеносных сосудов человека обладает фибринолитической активностью. [41] [42]
^ Эскин С.Г., Айвс К.Л., Макинтайр Л.В. , Наварро Л.Т. (июль 1984 г.). «Реакция культивируемых эндотелиальных клеток на устойчивый поток». Микрососудистые исследования . 28 (1): 87–94. дои : 10.1016/0026-2862(84)90031-1. ПМИД 6748961.
^ Ланжилль Б.Л., Адамсон С.Л. (апрель 1981 г.). «Связь между направлением кровотока и ориентацией эндотелиальных клеток в местах артериальных ветвей у кроликов и мышей». Исследование кровообращения . 48 (4): 481–488. дои : 10.1161/01.RES.48.4.481 . ПМИД 7460219.
^ «Эндотелиальная клетка». БиоПортал . Стэндфордский Университет. Архивировано из оригинала 2 октября 2013 г. Проверено 28 сентября 2013 г.
^ Ковачич Дж. К. , Меркадер Н., Торрес М., Бём М., Фустер В. (апрель 2012 г.). «Эпителиально-мезенхимальный и эндотелиально-мезенхимальный переход: от сердечно-сосудистого развития к заболеванию». Тираж . 125 (14): 1795–1808. дои : 10.1161/circulationaha.111.040352. ПМЦ 3333843 . ПМИД 22492947.
^ Эскрибано Дж., Чен М.Б., Моеендарбари Э., Цао X, Шеной В., Гарсиа-Азнар Дж.М. и др. (май 2019 г.). «Баланс механических сил способствует образованию эндотелиальных разрывов и может способствовать экстравазации рака и иммунных клеток». PLOS Вычислительная биология . 15 (5): e1006395. arXiv : 1811.09326 . Бибкод : 2019PLSCB..15E6395E. дои : 10.1371/journal.pcbi.1006395 . ПМЦ 6497229 . ПМИД 31048903.
^ Фелету, Мишель (2011), «Множественные функции эндотелиальных клеток», Эндотелий: Часть 1: Множественные функции эндотелиальных клеток - фокус на вазоактивных медиаторах эндотелиального происхождения , Morgan & Claypool Life Sciences , получено 20 мая 2024 г.
^ Вайц, Джеффри И. (1 апреля 2003 г.). «Гепарансульфат: антитромботический или нет?». Журнал клинических исследований . 111 (7): 952–954. дои : 10.1172/JCI200318234. ISSN 0021-9738. ПМК 152594 . ПМИД 12671043.
^ Ли X, Фанг П., Ли Ю, Куо Ю.М., Эндрюс А.Дж., Нанаяккара Г. и др. (июнь 2016 г.). «Митохондриальные активные формы кислорода опосредуют индуцированную лизофосфатидилхолином активацию эндотелиальных клеток». Атеросклероз, тромбоз и сосудистая биология . 36 (6): 1090–1100. дои : 10.1161/ATVBAHA.115.306964. ПМЦ 4882253 . ПМИД 27127201.
^ Боттс С.Р., Фиш Дж.Э., Хоу К.Л. (декабрь 2021 г.). «Дисфункциональный сосудистый эндотелий как движущая сила атеросклероза: новые взгляды на патогенез и лечение». Границы в фармакологии . 12 : 787541. дои : 10.3389/fphar.2021.787541 . ПМЦ 8727904 . ПМИД 35002720.
^ Цукахара Т., Цукахара Р., Ханиу Х., Мацуда Ю., Мураками-Мурофуши К. (сентябрь 2015 г.). «Циклическая фосфатидная кислота ингибирует секрецию фактора роста эндотелия сосудов из эндотелиальных клеток коронарной артерии человека с диабетом через гамма-рецептор, активируемый пролифератором пероксисом». Молекулярная и клеточная эндокринология . 412 : 320–329. doi : 10.1016/j.mce.2015.05.021. hdl : 10069/35888 . PMID 26007326. S2CID 10454566.
^ Раджендран П., Ренгараджан Т., Тангавел Дж., Нишигаки Ю., Сактисекаран Д., Сетхи Г., Нишигаки I (09.11.2013). «Сосудистый эндотелий и болезни человека». Международный журнал биологических наук . 9 (10): 1057–1069. дои : 10.7150/ijbs.7502. ПМЦ 3831119 . ПМИД 24250251.
^ Янторно М, Кампия Ю, Ди Даниэле Н, Нистико С, Форлео ГБ, Кардилло С, Тезауро М (апрель 2014 г.). «Ожирение, воспаление и эндотелиальная дисфункция». Журнал биологических регуляторов и гомеостатических агентов . 28 (2): 169–176. ПМИД 25001649.
^ Рериани МК, Лерман Л.О., Лерман А. (июнь 2010 г.). «Эндотелиальная функция как функциональное выражение сердечно-сосудистых факторов риска». Биомаркеры в медицине . 4 (3): 351–360. дои : 10.2217/bmm.10.61. ПМЦ 2911781 . ПМИД 20550469.
^ Лопес-Гарсия Э, Ху FB (август 2004 г.). «Питание и эндотелий». Текущие отчеты о диабете . 4 (4): 253–259. дои : 10.1007/s11892-004-0076-7. PMID 15265466. S2CID 24878288.
^ Блейк Дж.Дж., Ридкер, премьер-министр (октябрь 2002 г.). «Воспалительные биомаркеры и прогнозирование сердечно-сосудистого риска». Журнал внутренней медицины . 252 (4): 283–294. дои : 10.1046/j.1365-2796.2002.01019.x . PMID 12366601. S2CID 26400610.
^ Мизуно Ю, Джейкоб Р.Ф., Мейсон Р.П. (2011). «Воспаление и развитие атеросклероза». Журнал атеросклероза и тромбоза . 18 (5): 351–358. дои : 10.5551/jat.7591 . ПМИД 21427505.
^ Сони Д., Ван Д.М., Регми СК, Миттал М., Фогель С.М., Шлютер Д., Тируппати С. (май 2018 г.). «Дебиквитиназная функция А20 поддерживает и восстанавливает эндотелиальный барьер после повреждения сосудов легких». Открытие клеточной смерти . 4 (60): 60. дои : 10.1038/s41420-018-0056-3. ПМЦ 5955943 . ПМИД 29796309.
^ Динфилд Дж., Дональд А., Ферри С., Джаннаттасио С., Халкокс Дж., Халлиган С. и др. (январь 2005 г.). «Эндотелиальная функция и дисфункция. Часть I: Методологические вопросы оценки различных сосудистых руслов: заявление Рабочей группы по эндотелину и эндотелиальным факторам Европейского общества гипертонии». Журнал гипертонии . 23 (1): 7–17. дои : 10.1097/00004872-200501000-00004. ПМИД 15643116.
^ Робертс О.Л., Холмс К., Мюллер Дж., Кросс Д.А., Кросс MJ (декабрь 2009 г.). «ERK5 и регуляция функции эндотелиальных клеток». Труды Биохимического общества . 37 (Часть 6): 1254–1259. дои : 10.1042/BST0371254. ПМИД 19909257.
^ «Ангиосаркома - Национальный институт рака». www.cancer.gov . 27 февраля 2019 г. Проверено 10 августа 2021 г.
^ * Милошевич В., Эдельманн Р.Дж., Фосс Дж.Х., Остман А., Акслен Л.А. (2022). «Молекулярные фенотипы эндотелиальных клеток злокачественных опухолей». В Акслен Л.А., Уотник Р.С. (ред.). Биомаркеры микроокружения опухоли . Чам: Спрингер. стр. 31–52. дои : 10.1007/978-3-030-98950-7_3. ISBN 978-3-030-98949-1.
^ Дефаго, доктор медицинских наук, Элорриага Н., Ирасола В.Е., Рубинштейн А.Л. (декабрь 2014 г.). «Влияние режима питания на эндотелиальные биомаркеры: систематический обзор». Журнал клинической гипертонии . 16 (12): 907–913. дои : 10.1111/jch.12431. ПМК 4270900 . ПМИД 25376124.
^ Фьюкс Дж. Дж., Келлоу, Нью-Джерси, Коуэн С.Ф., Уильямсон Дж., Дордевич А.Л. (сентябрь 2022 г.). «Один прием пищи с высоким содержанием жиров отрицательно влияет на постпрандиальную функцию эндотелия: систематический обзор и метаанализ». Американский журнал клинического питания . 116 (3): 699–729. doi : 10.1093/ajcn/nqac153. ПМЦ 9437993 . ПМИД 35665799.
^ Шеннон О.М., Мендес И., Кёхл С., Мазиди М., Ашор А.В., Рубеле С. и др. (май 2020 г.). «Средиземноморская диета повышает функцию эндотелия у взрослых: систематический обзор и метаанализ рандомизированных контролируемых исследований». Журнал питания . 150 (5): 1151–1159. дои : 10.1093/jn/nxaa002 . ПМИД 32027740.
^ Фатима К., Рашид А.М., Мемон У.А., Фатима С.С., Джавайд С.С., Шахид О. и др. (февраль 2022 г.). «Средиземноморская диета и ее влияние на функцию эндотелия: метаанализ и систематический обзор». Ирландский журнал медицинских наук . 192 (1): 105–113. дои : 10.1007/s11845-022-02944-9 . ПМЦ 9892125 . PMID 35192097. S2CID 247013758.
^ Мохаммади-Сартанг М., Беллиссимо Н., Тотоси де Зепетнек Д.О., Базьяр Х., Махмуди М., Мазлум З. (декабрь 2018 г.). «Влияние потребления грецких орехов на функцию эндотелия сосудов у человека: систематический обзор и метаанализ рандомизированных контролируемых исследований». Клиническое питание ESPEN . 28 : 52–58. doi :10.1016/j.clnesp.2018.07.009. PMID 30390893. S2CID 53221430.
^ Сяо Ю, Хуан В., Пэн С., Чжан Дж., Вонг С., Ким Дж. Х. и др. (июнь 2018 г.). «Влияние потребления орехов на функцию эндотелия сосудов: систематический обзор и метаанализ рандомизированных контролируемых исследований». Клиническое питание . 37 (3): 831–839. doi :10.1016/j.clnu.2017.04.011. PMID 28457654. S2CID 13930609.
^ Варга З., Фламмер А.Дж., Штайгер П., Хаберекер М., Андерматт Р., Цинкернагель А.С. и др. (май 2020 г.). «Инфекция эндотелиальных клеток и эндотелиит при COVID-19». Ланцет . 395 (10234): 1417–1418. дои : 10.1016/S0140-6736(20)30937-5. ПМЦ 7172722 . ПМИД 32325026.
^ Сарду С., Гамбарделла Дж., Морелли М.Б., Ван Х, Марфелла Р., Сантулли Дж. (май 2020 г.). «Гипертония, тромбоз, почечная недостаточность и диабет: является ли COVID-19 эндотелиальным заболеванием? Комплексная оценка клинических и основных данных». Журнал клинической медицины . 9 (5): 1417. doi : 10.3390/jcm9051417 . ПМК 7290769 . ПМИД 32403217.
^ Фелету, Мишель (2011), «Введение», Эндотелий: Часть 1: Множественные функции эндотелиальных клеток - фокус на вазоактивных медиаторах эндотелиального происхождения , Morgan & Claypool Life Sciences , получено 20 мая 2024 г.
^ Тодд А.С. (сентябрь 1964 г.). «Локализация фибринолитической активности в тканях». Британский медицинский бюллетень . 20 (3): 210–212. doi : 10.1093/oxfordjournals.bmb.a070333. eISSN 1471-8391. ПМИД 14209761.
Внешние ссылки
Анатомическое фото: Кровеносные сосуды/сосуды/капилляры1/капилляры3 - Сравнительная органология Калифорнийского университета в Дэвисе, «Капилляры без окончатых отверстий (ЭМ, низкий)»
Гистологическое изображение: 21402ooa - Система обучения гистологии в Бостонском университете.