Células endoteliais: características, estrutura, tipos, funções

As células endoteliais são metabolicamente activas células pertencentes o endotélio, os vasos sanguíneos linha unicelulares internos. Essa camada celular possui importantes funções fisiológicas no organismo, principalmente no que diz respeito ao sistema circulatório.

O termo “endotélio” foi cunhado pelo anatomista suíço Wilhelm His em 1865 para distinguir entre a camada interna das cavidades corporais e o epitélio (que é a camada externa).

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Diagrama da parede de um vaso sanguíneo mostrando células endoteliais (Fonte: Usuário: VS6507, via Wikimedia Commons)

A definição inicial usada por His incluía não apenas a camada celular interna dos vasos sanguíneos, mas também os vasos linfáticos e as cavidades mesoteliais. No entanto, pouco tempo depois, essa definição foi reduzida apenas à vasculatura sanguínea e linfática.

A localização estratégica dessas células permite que elas atuem como uma interface direta entre os componentes do sangue (ou linfa) e tecidos, o que os torna essenciais para a regulação de inúmeros processos fisiológicos relacionados ao sistema vascular.

Entre esses processos estão a manutenção do fluxo sanguíneo e a prevenção da formação de trombos, bem como a regulação do transporte de fluidos e solutos, como hormônios, fatores proteicos e outras macromoléculas.

O fato de o endotélio exercer funções complexas no corpo dos animais implica que suas células são suscetíveis a diferentes doenças, que são de grande interesse para diferentes pesquisadores.

Caracteristicas

A superfície ocupada pelas células endoteliais do corpo de um ser humano adulto pode cobrir mais de 3.000 metros quadrados e pesar mais de 700 g.

Essa camada celular, considerada como um “órgão” amplamente distribuído pelo organismo, é responsável por receber e traduzir os sinais moleculares que são transportados no sangue para os tecidos, orquestrando um grande número de fenômenos essenciais para o funcionamento de todo o organismo.

Uma característica das células endoteliais é que elas e seus núcleos estão alinhados de tal maneira que são “direcionados” na mesma direção que o fluxo sanguíneo que transita nos ductos onde são encontrados.

As células endoteliais são altamente heterogêneas, e isso tem a ver com o fato de que o sangue e os vasos linfáticos estão distribuídos por todo o corpo, expostos a uma grande variedade de diferentes microambientes, que impõem condições a cada endotélio específico.

Esses microambientes vasculares podem afetar significativamente as características epigenéticas das células endoteliais, resultando em diferentes processos de diferenciação.

Isso foi demonstrado pelo estudo dos padrões de expressão genética específica de tecido, através dos quais foi comprovada a incrível capacidade dessas células de se ajustar, tanto em número quanto em disposição, aos requisitos locais onde são encontradas.

Sinalização

O endotélio é um sofisticado centro de processamento de sinais que controla praticamente todas as funções cardiovasculares. A característica distintiva desse sistema sensorial é que cada célula endotelial é capaz de detectar diferentes tipos de sinais e gerar diferentes tipos de respostas.

Isso é, talvez, o que permite a esse órgão especial exercer funções reguladoras da pressão sanguínea e da taxa e distribuição sanguíneas, além de controlar a proliferação e migração de células nas paredes dos vasos sanguíneos.

Geração

O sistema vascular é o primeiro sistema orgânico que se desenvolve no corpo de um embrião animal. Durante o processo de gastrulação, o epitélio embrionário é invadido pela fenda primitiva e é quando as células mesodérmicas são induzidas.

As células progenitoras das células endoteliais são diferenciadas do tecido mesodérmico, através de um processo que parece ser independente da gastrulação. Essas células residem na medula óssea em estreita associação com células hematopoiéticas.

As células progenitoras são conhecidas como angioblastos e / ou hemangioblastos. No entanto, outras linhagens de células do corpo podem ser “transdiferenciadas” em células epiteliais e vice-versa.

Angioblastos são definidos como células que têm o potencial de se diferenciar em células endoteliais, mas não possuem marcadores moleculares característicos e não formaram um “lúmen” (esses marcadores aparecem durante a diferenciação).

A taxa de diferenciação e proliferação de células endoteliais é extremamente alta durante o desenvolvimento embrionário e durante o desenvolvimento pós-natal, mas diminui consideravelmente em adultos.

A identidade das células epiteliais é geralmente verificada pelo estudo da presença ou expressão de proteínas mensageiras ou RNAs específicos, embora, muitas vezes, esses “marcadores” possam ser compartilhados com outras linhagens celulares.

Diferenciação de células progenitoras

As células progenitoras das células endoteliais podem surgir da medula óssea, mas não podem ser imediatamente incorporadas às paredes vasculares internas (endotélio).

Diferentes autores mostraram que essas células são direcionadas ou agrupadas em locais de neovascularização ativa, diferenciando-se em resposta a processos isquêmicos (falta de oxigênio ou fluxo sanguíneo), traumas vasculares, crescimento de tumores ou outros.

Proliferação

As células endoteliais presentes no sistema vascular mantêm a capacidade de se dividir e se mover. Os novos vasos sanguíneos são formados graças à proliferação de células endoteliais preexistentes e isso ocorre tanto nos tecidos embrionários (quando o crescimento ocorre) quanto nos tecidos adultos (para remodelação ou reconstrução dos tecidos).

Apoptose

A apoptose, ou morte celular programada, é um processo normal que ocorre virtualmente em todas as células dos organismos vivos e tem várias funções fisiológicas nelas.

É caracterizada pela condensação do citoplasma e do núcleo, pelo encolhimento das células e pela exposição, na superfície celular, de moléculas específicas para a fagocitose. Durante esse processo, há também a decomposição da cromatina (DNA cromossômico) e a deformação da membrana plasmática.

A morte celular programada pode ser desencadeada, nas células endoteliais, por diferentes estímulos e fatores moleculares. Isso tem implicações importantes na hemostasia (prevenção do vazamento de sangue líquido).

Esse processo é essencial na remodelação, regressão e angiogênese (formação de novos vasos sanguíneos). Uma vez que pode afetar a integridade e a função do endotélio vascular, a apoptose endotelial pode contribuir para a patogênese de uma grande variedade de doenças humanas.

Experimentos in vivo sugerem que essas patologias podem incluir arteriosclerose, insuficiência cardíaca congênita, retinopatia diabética, enfisema, esclerodermia, doença falciforme, lúpus eritematoso sistêmico ou púrpura trombocitopênica trombótica, entre outras.

Onde se encontram?

As células endoteliais, como o nome indica, são encontradas nos diferentes tipos de endotélio que revestem a superfície interna dos vasos sanguíneos e linfáticos.

No endotélio vascular do sangue, por exemplo, as células endoteliais das veias e artérias formam uma camada celular ininterrupta, onde as células são unidas por junções estreitas ou “junções estreitas”.

Estrutura

Longe de serem coletivamente idênticas, as células endoteliais podem ser vistas como um consórcio gigante de diferentes empresas, cada uma com sua própria identidade.

Ao longo dos ramos vasculares, o formato das células endoteliais varia consideravelmente. Além disso, pode haver diferenças fenotípicas consideráveis ​​entre células pertencentes a diferentes segmentos do mesmo sistema vascular, tipo de órgão ou vaso.

Apesar desta afirmação, estas são tipicamente células planas, que podem ser “gordinhas” ou cuboidais nas vênulas endoteliais.

Sua espessura varia de menos de 0,1 μm nas veias e capilares, até 1 μm na artéria aórtica, e sua estrutura é remodelada em resposta a vários fatores, especialmente o chamado “estresse hemodinâmico por cisalhamento”.

O comprimento das células endoteliais difere em relação à sua localização anatômica, pois foi relatado que, nos vasos sanguíneos dos ratos, as células endoteliais da aorta são alongadas e finas, enquanto nas artérias pulmonares são mais curtas e arredondadas.

Assim, como muitas outras células do corpo, as células endoteliais são cobertas por uma camada de proteínas e açúcares conhecida como glicocálice, que é uma parte fundamental da barreira vascular e tem entre 0,1 e 1 mícron de espessura.

Essa “região” extracelular é ativamente produzida pelas células endoteliais e ocupa o espaço entre o sangue e as células circulantes. Está provado que tem funções tanto na proteção vascular quanto na regulação celular e mecanismos hemostáticos.

Estrutura subcelular

O espaço intracelular das células endoteliais está repleto de vesículas revestidas com clatrina, corpos multivesiculares e lisossomos, que são transcendentais para as vias de transporte molecular endocítico.

Os lisossomos são responsáveis ​​pela degradação e reciclagem das macromoléculas que são direcionadas a eles por endocitose. Esse processo também pode ocorrer na superfície celular, no complexo de Golgi e no retículo endoplasmático.

Essas células também são ricas em caveolas, que são vesículas em forma de balão associadas à membrana plasmática e geralmente são abertas para o lado luminal ou podem estar livres no citosol. A abundância dessas estruturas depende do tipo de epitélio considerado.

Tipos

As células endoteliais podem ter fenótipos muito diferentes, que são regulados por onde estão e pelo tempo de desenvolvimento. É por esse motivo que muitos autores as consideram altamente heterogêneas, pois variam não apenas em sua estrutura, mas também em sua função.

O endotélio pode ser classificado como contínuo ou descontínuo. O endotélio contínuo, por sua vez, pode ser fenestrado ou não. As fenestras são uma espécie de “poros” intracelulares que se estendem por toda a espessura da célula.

O endotélio contínuo não-estratificado forma o revestimento interno das artérias, veias e capilares do cérebro, pele, coração e pulmões.

O epitélio fenestrado contínuo, por outro lado, é comum em áreas caracterizadas por alta filtração e transporte transendotelial (capilares das glândulas exócrinas e endócrinas, mucosa gástrica e intestinal, glomérulos e túbulos renais).

Alguns leitos vasculares sinusoidais e parte do tecido hepático são enriquecidos com endotélio descontínuo.

Funções

O endotélio possui importantes funções fisiológicas, incluindo controle do tônus ​​vasomotor, tráfego de células sanguíneas, equilíbrio hemostático, permeabilidade, proliferação e sobrevivência e imunidade inata e adaptativa.

Do ponto de vista funcional, as células endoteliais têm uma tarefa de divisão fundamental. Geralmente, elas estão em estado de “quiescência”, uma vez que não são ativas do ponto de vista proliferativo (a vida útil média pode ser superior a 1 ano).

Suas funções gerais e as do endotélio que compõem podem ser divididas em: permeabilidade, tráfego de células sanguíneas e hemostasia.

Permeabilidade e funções de tráfego celular

O endotélio é uma estrutura semipermeável, uma vez que deve permitir o transporte de diferentes solutos e fluidos de e para o sangue. Sob condições normais, o fluxo de e para o sangue através do endotélio é contínuo, onde o endotélio capilar participa principalmente.

Parte da função de permeabilidade dos endotélios capilares é permitir a passagem de leucócitos e alguns mediadores inflamatórios através dos vasos, o que é alcançado com a expressão de moléculas e quimioatraentes nas células endoteliais.

Portanto, o transporte de leucócitos do sangue para os tecidos subjacentes envolve cascatas de adesão em várias etapas, que incluem adesão inicial, suporte, parada e transmigração, que ocorrem quase exclusivamente nas vênulas pós-capilares.

Graças à sua participação no tráfego celular, as células endoteliais estão envolvidas nos processos de cicatrização e inflamação, onde participam da formação de novos vasos a partir de vasos preexistentes. É um processo essencial para a reparação de tecidos.

Funções na hemostasia

O endotélio participa da manutenção do sangue, do estado líquido e da promoção da formação limitada de coágulos quando há danos à integridade das paredes vasculares.

As células endoteliais expressam fatores que inibem ou promovem a coagulação (anticoagulantes e coagulantes), dependendo dos sinais específicos que recebem ao longo da vida.

Se essas células não fossem tão fisiologicamente e estruturalmente plásticas quanto são, o crescimento e a reparação dos tecidos do corpo não seriam possíveis.

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