Atlas de Histologıa Vegetal y Animal

Tipos celularesENDOTELIAL

Manuel Megıas, Pilar Molist, Manuel A. Pombal

Departamento de Biologıa Funcional y Ciencias de la Salud.Fcacultad de Biologıa. Universidad de Vigo

(Version: Diciembre 2017)

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Contenidos

1 Endotelial 1

Tipos celulares. Endotelial. 1

1 Endotelial

A principios del siglo XIX, von Reckingausen de-scribio que los vasos sanguıneos estaban recubiertospor una capa de celulas. Esta capa de una celula deespesor esta formada por las celulas endoteliales, queconstituyen la superficie interna de los vasos del sis-tema cardiovascular y linfaticos. Se estima que la su-perficie endotelial es de unos 350 m2 y que hay de 1 a6 1013 celulas endoteliales, todo esto en humanos. Soncelulas aplanadas conectadas entre sı por complejos deunion y su principal mision es hacer de intermediariosentre la sangre o la linfa y el lıquido intersticial y con-tribuir a las propiedades fısicas de la sangre, tanto ensituaciones normales como patologicas. Tambien sonimportantes para el trasiego de los leucocitos entre lasangre y los tejidos.

Morfologıa

Las celulas endoteliales son muy aplanadas, tantoque el nucleo puede ser la estructura mas alta de lacelula, incluso siento el nucleo una estructura tambienaplanada. La forma celular se adapta al diametro delconducto que recubre. Ası, en los capilares mas finosuna celula endotelial puede extenderse toda la circun-ferencia del conducto de manera que serıa la sucesionde celulas endoteliales las que formarıan el capilar,mientras que en vasos mas anchos como arteriolas oarterias se necesitan varias celulas endoteliales paracubrir el perımetro del vaso.

El citoplasma perinuclear contiene la mayorıa dela mitocondrias y organulos tales como el aparatode Golgi, mientras que las zonas celulares mas ale-jadas son muy delgadas y con pocos organulos, apare-ciendo sobre todo retıculo endoplasmatico. Una car-acterıstica de las celulas endoteliales es la presenciade una gran cantidad de vesıculas, fundamentalmentederivadas de endocitosis.

En zonas como el hıgado, corteza renal y en lasglandulas endocrinas, las celulas endoteliales presen-tan conductos o poros en su citoplasma de lado a ladodenominadas fenestraciones. Son unos poros de unos60 a 70 nm de diametro, con un paso estrecho de unos5 nm, y que comunican directamente la sangre o linfacon el tejido circundante. Los capilares que presen-

tan estos conductos se denominan capilares fenestra-dos y los que no los presentan se denominan capilarescontinuos. Estos poros se disponen en campos y sudensidad depende del tipo de endotelio.

Las celulas endoteliales estan separadas del tejidoconectivo por una lamina basal, a cuya sıntesis con-tribuyen las propias celulas endoteliales. Ası, son ca-paces de sintetizar y liberar fibronectina, laminina ycolageno tipo II, IV y V.

Figura 1: Imagen de vasos sanguıneos del sistema nerviosodonde se observan las celulas endoteliales (flechas).

Funcion

Las funciones del endotelio son variadas y trascen-dentes para el organismo: forma estructuralmente losconductos cardiovasculares y linfaticos, regula el in-tercambio de celulas y moleculas entre el interior delconducto y los tejidos circundantes, y participa enel mantenimiento de las propiedades fisiologicas dela sangre. Las celulas endoteliales no son solo unabarrera fısica entre la sangre y los tejidos, sino quetambien tienen funcion secretora, metabolica e in-munologica. El papel de las celulas endoteliales seve afectado por numerosas sustancias para las cualestiene receptores: factores de crecimiento, coagulantesy anticoagulentes, lipoproteınas LDL, oxido nıtrico,serotonina, encefalina, etcetera.

Barrera celular

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Figura 2: Imagen de microscopıa electronica donde se ob-serva una celula endotelial en forman un capilar y un er-itrocito dentro.

Las celulas endoteliales forman una capa muy cohe-sionada en la mayorıa de los casos que hace de barreraentre la sangre y los tejidos. La cohesion de las celulasendoteliales entre sı para funcionar como una bar-rera se establece mediante complejos de union, talescomo uniones estrechas y uniones adherentes. Aunqueno son estrictamente complejos adhesivos, tambien sehan observado uniones en hendidura entre celulas en-doteliales contiguas. Las celulas endoteliales puedenmodular estas adhesiones, pudiendo variar ası la per-meabilidad del endotelio, no solo a moleculas, sinotambien a celulas que tienen que cruzar esta capacelular. Sin embargo, en algunos organos como elhıgado la capa endotelial aparece muy laxa dejandoespacios entre las celulas.

Las imagenes de microscopıa electronica muestranque los capilares presentan una gran cantidad devesıculas en sus citoplasmas a las que se les atribuyeuna funcion de transporte de moleculas por transci-tosis entre la membrana plasmatica que esta en con-tacto con la sangre y la membrana plasmatica queesta en contacto con la lamina basal, ambas mem-branas estan muy proximas fısicamente. Es intere-sante que el numero de estas vesıculas de transcitosises mayor en los capilares que en otros vasos de mayordiametro. Esto es porque en los capilares es dondese produce el mayor trasiego de sustancias entre la

sangre y los tejidos, mientras que los vasos de mayorcalibre tienen una mision fundamentalmente conduc-tora. Algunas celulas endoteliales tienen huecos quecomunican directamente la sangre con el tejido conec-tivo que permiten tambien el paso de moleculas depequeno tamano directamente a su traves. A estascelulas con estos pequenos pasadizos se les llama fen-estradas. Por ultimo, la permeabilidad del endotelioes muy grande en oganos como el hıgado. Aquı se en-cuentran los denominado sinusoides, que son conduc-tos formados por endotelio cuyas celulas dejan hue-cos enormes entre ellos y donde la funcion de barrerapracticamente es inexistente.

Muchos tipos de celulas sanguıneas viajan por lasangre hasta sus destinos en el organismo. Allı, es-tas celulas abandonan los vasos sanguıneos cruzandola capa endotelial de una zona concreta que son lasvenas poscapilares. Ello implica que las celulas en-doteliales tienen que modificar sus complejos de unionpara dejar que algunas celulas se cuelen y atraviesenel endotelio. La salida de globulos blancos en unazona concreta requiere que la celula reconozca desdedentro de los vasos sanguıneos el punto del endote-lio por el que tiene que salir. Este reconocimiento yadhesion se lleva a cabo por moleculas de adhesion:selectinas, integrinas e inmunoglobulinas. Las selecti-nas inician el anclaje de los globulos blancos al en-dotelio, lo que permite que rueden por el endotelio.Esta es una union debil y reversible.

El trasiego de leucocitos es especialmente abun-dante y selectivo en los procesos inflamatorios, puestoque las celulas inmunitarias deben desplazarse desdela sangre hasta la zona del tejido danada. Enel glicocalix de las celulas endoteliales se anclanlas quimiocinas, que son moleculas atractivas paralos globulos blancos, y que se liberan desde tejidosdanados. Cuando los linfocitos ruedan por superficiesendoteliales con quimiocinas se activan y se produceuna retencion de la celula rodante. Esta activacionconlleva a su vez la activacion de integrinas en elglobulo blanco, las cuales se unen a inmunoglobuli-nas presentes en la membrana de la celula endotelial.Estas inmunoglobulinas se expresan en las celulas en-doteliales como consecuencia de las quimiocinas. Estaadhesion produce una subida del nivel de calcio en lascelulas endoteliales, lo que lleva a una especie de con-

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Figura 3: Imagen de vasos sanguıneos donde se observan las celulas endoteliales formando la capa interna.

Figura 4: Variaciones morfologicas del endotelio. Segun el organo del cuerpo nos podemos encontrar una u otra.

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traccion de la celula endotelial y a la desorganizacionde sus complejos de union. El movimiento hacia losbordes separados de las celulas endoteliales por partede los globulos blancos y el cruce de la capa endotelialse debe tambien a interacciones de proteınas de ad-hesion presentes en ambos tipos celulares.

Efecto en la propiedades de la sangre

Las celulas endoteliales tienen una funcion mas allade la de controlar el paso de sustancias a su traves.Participan en la presion sanguınea, coagulacion, lamigracion de los leucocitos, y otras.

Las celulas endoteliales contribuyen a la presion ar-terial liberando sustancias que actuan sobre la mus-culatura lisa de los vasos. Liberan oxido nıtrico (ON)y prostaciclina, los cuales relajan la musculatura, ytambien liberan la endotelina y el factor activador delas plaquetas, los cuales constrinen los vasos. El ONse produce constitutivamente permitiendo un tonovascular mediante el relajamiento de la musculaturalisa. Tambien inhibe la agregacion plaquetaria y laadhesion de linfocitos al endotelio. La endotelina esun potente vasoconstrictor producido por las celulasendoteliales (tambien se produce por otros tipos celu-lares). Como son las celulas endoteliales capaces dedecidir que tipo de molecula liberar no esta claro,pero podrıa ser por mecanorreceptores que capten laspropiedades del flujo sanguıneo.

En condiciones normales las celulas endotelialesliberan hacia el interior de los vasos sanguıneosmoleculas que mantienen las condiciones de fluidezapropiadas en la sangre, actuando principalmente endos frentes: fluidez (anticoagulantes) y evitando laagregacion plaquetaria (antitromboticas). Una de lasvıas mas importantes que afectan a la fluidez de lasangre es la formada por las proteınas C y S. Laproteına C, formando un complejo con la proteınaS, inactiva dos factores de coagulacion (VIIIa y Va).La proteına S se sintetiza por las celulas endoteliales.Ademas, en la superficie de las celulas endotelialeshay un glicosaminoglicano similar a la heparina queinactiva a la trombina.

Como agentes que evitan la agregacion plaque-taria, las celulas endoteliales liberan prostaciclina yoxido nıtrico, los cuales aumentan la concentracion

del AMP cıclico de las plaquetas y dificulta su agre-gacion. Estas dos sustancias se secretan constitutiva-mente. Tambien tienen en las membranas orientadashacia el interior del conducto sanguıneo a las enzimasectonucleotidasas, las cuales eliminan ATP y ADP,ambos potentes agregadores plaquetarios. Las celulasendoteliales liberan ademas un factor activador que loconvierte al plasminogeno en plasmina, lo que permitela degradacion de trombos.

Todas estas vıas moleculares pueden cambiarcuando las celulas reciben senales quımicas o se pro-ducen danos, lo que provoca la coagulacion sanguıneay agregacion plaquetaria. Entonces las celulas en-doteliales se convierten en actores activos del procesode coagulacion y trombosis.

Defensa / inmunitario

Las celulas endoteliales juegan un papel importanteen la respuesta inmune celular mediante dos mecan-ismos: presentacion de antıgenos a los linfocitos Ty reclutamiento de celulas inmunitarias. Las celulasendoteliales, junto con los macrofagos, son las unicasque tienen la capacidad de presentar antıgenos a loslinfocitos T. Expresan las moleculas MHC-I de formaconstitutiva y MHC-II de forma inducida, las cualesson necesarias para la presentacion de antıgenos. Lascelulas endoteliales son capaces de activar la memo-ria inmunitarias pero no activar nuevos linfocitos T.Cuando una celula endotelial activa un linfocito T,este activa tambien a la celula endotelial, de man-era que libera sustancias que atraen a otras celulasinflamatorias o expresa moleculas de adhesion paracapar leucocitos sanguıneos.

Desarrollo y regeneracion

La formacion de celulas endoteliales de nuevo, esdecir, en lugares donde no hay vasos sanguıneos pre-vios solo ocurre en el embrion y se llama vascu-logenesis. Los nuevos vasos en animales adultos seproducen por ramificacion de vasos preexistentes y elproceso se llama angiogenesis. La angiogenesis puedeser normal (reparacion de heridas o crecimiento detejido) o patologica (tumores, inflamacion).

En adultos, la tasa de proliferacion de los endote-lios es muy baja (el ciclo reproductivo de mamıferospuede durar de meses a unos pocos anos) y por tanto

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la angiogenesis, a no ser que haya danos tisulares,tumores, o procesos periodicos en los organos repro-ductores femeninos. El proceso de la angiogenesis esel siguiente: el vaso del que parten nuevos vasos ovaso madre es normalmente una venula, en la cuallas celulas endoteliales se separan entre sı dejando lamembrana basal al descubierto y es rapidamente di-gerida enzimaticamente por proteasas liberadas porlas propias celulas endoteliales.Por ese hueco se cuelancelulas endoteliales, mientras otras proliferan. Entreambas poblaciones se crea un tubo nuevo que generamembrana basal alrededor. Este tubo puede seguircreciendo y ramificandose hasta que la senal estimu-ladora cesa.

Muchos tejidos normales pueden secretar sustan-cias con actividad angiogenica: EGF (endothelialgrowth factor), ECGF (EGF acıdico) y FGF (fibrob-las growth factor), y de los tumores se ha aislado el

TGF (transforming growth factor). Otras sustanciascomo las prostaglandinas tambien favorecen la an-giogenesis.

Bibliografıa

Cines BD, Pollak ES, Buck CA, Loscalzo J, Zim-merman GA, McEver RP, Pober JS, Wick TM, Kon-kle BA, Schwartz BS, Barnathan ES, McCrae KR,Hug BA, Schmidt A-M, Stern DM 1998. Endothelialcells in physiology and in the pathophysiology of vas-cular disorders. The journal of the american societyof hematology. 91:3527-3561

Fajardo LF. 1988. The complexity of endothelialcells. American journal of clinical pathology. 92:241-250.

Michiels C. 2003. Endothelial cell functions. Jour-nal of cellular physiology. 196:430-443

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