Энтерохромаффинные (ЭК) клетки (также известные как клетки Кульчицкого ) представляют собой тип энтероэндокринных клеток и нейроэндокринных клеток . Они расположены рядом с эпителием , выстилающим просвет пищеварительного тракта, и играют решающую роль в регуляции желудочно-кишечного тракта, особенно моторике и секреции кишечника. [1] Их открыл Николай Кульчицкий . [2]
Клетки ЭК модулируют передачу сигналов нейронов в кишечной нервной системе (ЭНС) посредством секреции нейромедиатора серотонина и других пептидов. Поскольку кишечные афферентные и эфферентные нервы не выступают в просвет кишечника, клетки ЭК действуют как форма сенсорной трансдукции. [1] Серотонин в ЭНС действует синергично с другими пищеварительными гормонами, регулируя сенсорные и моторные желудочно-кишечные рефлексы. Клетки ЭК реагируют как на химические, так и на неврологические стимулы. Они также реагируют на механоощущения , что имеет место при перистальтическом рефлексе кишечника, и могут стимулироваться болюсом, проходящим через кишечник. При активации клетки ЭК высвобождают серотонин , который воздействует на рецепторы серотонина на нейронах ЭНС. В зависимости от концентрации серотонин может затем модулировать перистальтическое сокращение и секрецию посредством активации гладких мышц и желез соответственно. [3]
Легочные нейроэндокринные клетки дыхательных путей известны как бронхиальные клетки Кульчицкого . [4]
Клетки ЭК представляют собой небольшие полигональные клетки, расположенные в криптах между ворсинками кишечника. Их отличают от других клеток эпителиальных крипт желудочно-кишечного тракта наличием базально расположенных грануляций, содержащих серотонин и другие пептиды. Сообщается, что ультраструктурно эти гранулы различаются по размеру и форме и считаются плеоморфными. [5]
Большинство клеток ЭК сообщаются с просветом крипт кишечника через апикальные микроворсинки (выпячивания) и называются «открытыми». Часть клеток ЭК не выступает в просвет крипт и впоследствии называется «закрытой». [6] Клетки ЭК обычно простираются до базальной пластинки с цитоплазматическими расширениями, которые, как известно, проходят через соединительную ткань и соседние железы. Ткань под ЭК-клетками обычно содержит большое количество окончатых капилляров, лимфатических сосудов и небольших немиелинизированных нервных волокон. Секретируемый серотонин может либо проникать в находящиеся в нем сосуды (переносится кровью тромбоцитами), либо действовать на синаптические окончания нервов. [5]
Клетки ЭК обнаруживаются агрегированными в определенных местах желудочно-кишечного тракта, преимущественно в тонком кишечнике, толстой кишке и аппендиксе. [7] Доля популяций клеток с высокой плотностью варьируется у разных видов, что объясняется различиями в диетических потребностях и физиологических характеристиках. [8]
Энтерохромаффиноподобные клетки (ECL-клетки) представляют собой популяцию клеток, которые обнаруживаются в желудочных железах просветного эпителия желудка и секретируют гистамин. В ответ на гастрин, высвобождаемый соседними G-клетками, гистамин, секретируемый клетками ECL, действует на париетальные клетки, стимулируя высвобождение желудочной кислоты. Присутствие ECL-клеток имеет решающее значение для регуляции эндокринно-индуцированной секреции желудочной кислоты. [9] Клетки ECL гистологически похожи на клетки EC и поэтому называются таковыми. Однако они представляют собой другой тип клеток и не обладают механизмами синтеза серотонина. [ нужна цитата ]
У развивающихся куриных эмбрионов клетки EC были обнаружены в биоптатах развивающейся ткани ЖКТ до миграции клеток нервного гребня. Хотя клетки ЭК обладают нейроэндокринными свойствами и химически и гистологически сходны с клетками мозгового вещества надпочечников, они не являются производными нервного гребня и не имеют сходного клеточного предшественника. [10] Считается, что ЭК-клетки происходят из энтодермального происхождения и происходят от стволовых клеток, которые образуют другие типы эпителиальных клеток просвета желудочно-кишечного тракта. [11]
Основная функция клеток ЭК — синтез и секреция серотонина для модуляции нейронов желудочно-кишечного тракта. Серотонин, также называемый 5-гидрокситриптамином (5НТ), можно классифицировать как гормон, нейромедиатор и митоген. Он известен прежде всего своей ролью в центральной нервной системе, но играет важную роль и на периферии, при этом самый большой эндогенный пул серотонина находится в кишечнике (90% эндогенного запаса). В ЭНС серотонин является важным модулятором сенсорной трансдукции и секреции слизи. Высвобождение серотонина из ЭК-клеток может быть вызвано множеством стимулов, в частности, растяжением просвета, парасимпатической иннервацией или изменениями осмотических концентраций в содержимом кишечника. [12]
Синтез 5-HT в клетках ЕС катализируется ферментом триптофангидроксилазой 1 (TpH1) из аминокислоты L-триптофана. Реакция протекает в две стадии, начальная стадия, ограничивающая скорость, включает превращение L-триптофана в 5-гидрокситриптофан (5-HTP). После превращения в 5-HTP не лимитирующая скорость декарбоксилаза L-аминокислот преобразует 5-HTP в 5-HT путем декарбоксилирования. После синтеза 5-НТ затем сохраняется в везикулах с помощью везикулярного переносчика моноаминов 1 вблизи базального края клетки для возможной секреции. [1]
Высвобождение везикул происходит после химической, неврологической или механической стимуляции клеток ЭК и преимущественно зависит от кальция, что предполагает экскрецию посредством экзоцитоза. Совместный эффект увеличения потока кальция и высвобождения накопленного кальция внутри клетки изменяет клеточный потенциал, вызывая высвобождение везикул 5-HT. [13] Везикулы проходят от базального края в окружающую собственную пластинку и взаимодействуют с близлежащими нервными синапсами, лимфой и кровеносными сосудами.
Серотонин, синтезируемый ЭК-клетками, преимущественно экзоцитируется из базальной границы, но известно также, что он секретируется апикально в просвет кишечника и может присутствовать в образцах фекалий. Секретируемый 5-НТ действует на различные подтипы рецепторов, локализованных в клетках желудочно-кишечного эпителия, гладких мышц и соединительной ткани, причем чувствительность зависит от концентрации секретируемого гормона. [5]
Первичный эффект серотонина включает усиление перистальтического сокращения за счет его воздействия как на нейроны ЭНС, так и на гладкие мышцы. 5-HT также активирует нервный секреторный ответ, посредством чего связывание 5-HT1P-рецепторов на миентеральных нейронах запускает сигнальный каскад в подслизистом сплетении. Это приводит к высвобождению ацетилхолина, который инициирует секрецию слизистой оболочки кишечника посредством высвобождения ионов хлорида. [14]
Синдром раздраженного кишечника (СРК) — это разнообразное состояние, связанное с хроническим дискомфортом в кишечнике и болями в животе, степень тяжести которых варьируется у разных пациентов. Аномальные концентрации серотонина связаны с СРК, причем преимущественно повышенные концентрации усиливают перистальтику желудочно-кишечного тракта и секрецию слизистой оболочки кишечника. Тяжелая форма СРК часто проявляется либо хроническим запором, либо хронической диареей, а аномальные популяции ЭК-клеток коррелируют с обоими состояниями. У пациентов, страдающих постинфекционным СРК, ректальная биопсия показала резкое увеличение популяций ЭК-клеток, связанных с диарейными симптомами. [15]
Аналогичным образом, наблюдалось снижение популяции ЭК-клеток у пациентов, страдающих хроническими запорами, что указывает на недостаток 5-НТ и, следовательно, на снижение моторики и секреции желудочно-кишечного тракта. Продолжающиеся исследования показывают, что аномальные популяции клеток EC и, следовательно, передача сигналов 5-HT могут в значительной степени способствовать желудочно-кишечной дисфункции. Лечение с использованием агонистов 5-HT-рецепторов пациентов с функциональными запорами показало некоторую эффективность в достижении нормальной функции желудочно-кишечного тракта. [16]
Карциноидный синдром — редкое заболевание, характеризующееся аномальным увеличением циркулирующих биологически активных гормонов, в основном серотонина, с ранними симптомами, такими как диарея, спазмы в животе и эпизодические приливы. [6] Избыток циркулирующего серотонина обычно вырабатывается карциноидными опухолями, происходящими из ЭК-клеток, в тонкой кишке или аппендиксе. Опухоли растут медленно, но в случае агрессивности могут метастазировать в печень. Они также могут присутствовать в других местах, особенно в легких и желудке. [17]
Название «энтерохромаффин» происходит от греческого слова «энтерон» (ἔντερον), обозначающего кишечник, и «хромаффин» как группы слов «хром» и «сродство», поскольку их можно визуализировать путем окрашивания солями хрома. Хромаффинные клетки мозгового вещества надпочечников с аналогичным названием имеют эту характеристику и гистологически сходны с клетками ЭК. Однако их эмбриологическое происхождение совершенно различно и не обладает сходными функциями. [ нужна цитата ]