¿Qué son las células endoteliales?
Las células endoteliales son células planas que recubren el interior de todos los vasos sanguíneos y linfáticos. Esta capa celular tiene importantes funciones fisiológicas en el cuerpo, especialmente en lo que se refiere al sistema circulatorio.
El término “endotelio” fue acuñado por el anatomista suizo Wilhelm His en 1865 para distinguir entre la capa interna de las cavidades corporales y el epitelio (capa externa).
La ubicación estratégica de estas células les permite actuar como una interfaz directa entre los componentes de la sangre (o la linfa) y los tejidos, lo que las hace imprescindibles para la regulación de numerosos procesos fisiológicos relacionados con el sistema vascular.
Entre estos procesos están el mantenimiento de la fluidez sanguínea y la prevención de formación de trombos, así como la regulación del transporte de fluidos y solutos como hormonas, factores proteicos y otras macromoléculas.
El hecho de que el endotelio ejerza complejas funciones en el cuerpo de los animales implica que sus células son susceptibles a diferentes enfermedades, de gran interés para los investigadores.
Características de las células endoteliales
– Tamaño general. La superficie ocupada por las células endoteliales del cuerpo de un ser humano adulto puede abarcar más de 3.000 metros cuadrados y pesar más de 700 g.
– Señalización molecular. Esta capa celular, considerada como un órgano extensamente distribuido por el cuerpo, se encarga de recibir y traducir las señales moleculares que se transportan en la sangre hacia los tejidos, orquestando gran cantidad de fenómenos esenciales para el funcionamiento de todo el organismo.
– Forma. Su forma es aplanada, parecidas a un huso, para adaptarse a la forma tubular de los vasos sanguíneos.
– Unión. Estas células se unen entre sí mediante uniones estrechas (tight junctions), adherentes y gap, formando una barrera continua que regula el paso de sustancias entre la sangre y los tejidos circundantes.
– Permeabilidad selectiva. Controlan la entrada y salida de sustancias (nutrientes, oxígeno, dióxido de carbono y diversas moléculas) a través de la barrera vascular.
– Síntesis de sustancias bioactivas. Sintetizan y liberan diversas sustancias bioactivas, como óxido nítrico (NO), prostaciclinas, endotelinas y factores de crecimiento. Estas sustancias juegan un rol fundamental en la regulación del tono vascular, la coagulación sanguínea y la inflamación.
– Respuesta inflamatoria. Participan en este proceso al expresar moléculas de adhesión que permiten la adherencia y migración de células del sistema inmunológico hacia tejidos dañados.
– Reparación. Cuando los tejidos se dañan, estas células pueden repararlos.
– Interacción con plaquetas. Otra característica es que interactúan con las plaquetas y otros factores de coagulación para regularla, en caso de lesiones o heridas.
Generación de células endoteliales
El sistema vascular es el primer sistema de órganos que se desarrolla en el cuerpo de un embrión animal. Durante el proceso de gastrulación, el epitelio embrionario se invagina a través de la hendidura primitiva y entonces se inducen las células mesodérmicas.
Las células progenitoras de las células endoteliales se diferencian a partir del tejido mesodérmico, mediante un proceso que parece ser independiente de la gastrulación. Estas células residen en la médula ósea, estrechamente asociadas con las células hematopoyéticas.
Las células progenitoras se conocen como angioblastos y/o hemangioblastos. No obstante, otros linajes celulares corporales pueden transdiferenciarse en células epiteliales, y viceversa.
Los angioblastos son las células que tienen el potencial para diferenciarse en células endoteliales, pero no poseen los marcadores moleculares característicos y no han formado un “lumen” (estos marcadores aparecen durante la diferenciación).
La tasa de diferenciación y proliferación de las células endoteliales es sumamente alta durante el desarrollo embrionario y durante el desarrollo postnatal, pero disminuye considerablemente en el adulto.
La identidad de las células epiteliales usualmente se verifica gracias a la presencia o la expresión de proteínas o ARNm específicos, aunque, muchas veces, estos marcadores pueden ser compartidos con otros linajes celulares.
- Diferenciación de las células progenitoras. Las células progenitoras de las células endoteliales pueden surgir a partir de la médula ósea, pero no pueden incorporarse inmediatamente a las paredes vasculares internas (endotelio). Diferentes autores han demostrado que estas células se dirigen hacia, o se agrupan en, sitios de neovascularización activa, diferenciándose en respuesta a procesos isquémicos (falta de oxígeno o de flujo sanguíneo), traumas vasculares, crecimiento de tumores u otros.
- Proliferación. Las células endoteliales del sistema vascular mantienen la capacidad de dividirse y moverse. Los nuevos vasos sanguíneos se forman gracias a la proliferación de células endoteliales preexistentes, y esto ocurre tanto en los tejidos embrionarios (a medida que se da el crecimiento) como en los tejidos adultos (para remodelación o reconstrucción de tejidos).
Apoptosis de las células endoteliales
La apoptosis, o muerte celular programada, es un proceso normal que se da virtualmente en todas las células de los organismos vivos, con diversas funciones fisiológicas.
Se caracteriza por la condensación del citoplasma y del núcleo, por el encogimiento de las células y por la exposición, en la superficie celular, de moléculas específicas para la fagocitosis. Durante este proceso también se da la ruptura de la cromatina (ADN cromosómico) y la deformación de la membrana plasmática.
La apoptosis puede ser disparada, en las células endoteliales, por diferentes estímulos y factores moleculares. Esto tiene importantes implicaciones en la hemostasia (prevención de la salida de sangre líquida).
Tal proceso es esencial en el remodelado, la regresión y la angiogénesis (formación de nuevos vasos sanguíneos). Ya que puede afectar la integridad y la función del endotelio vascular, la apoptosis endotelial puede contribuir a la patogénesis de gran variedad de enfermedades humanas.
Experimentos in vivo sugieren que estas patologías pueden incluir arterioesclerosis, fallas cardíacas congénitas, retinopatía diabética, enfisemas, esclerodermia, enfermedad de célula falciforme, lupus eritematoso sistémico o púrpura trombocitopénica trombótica, entre otras.
Ubicación de las células endoteliales
Las células endoteliales se ubican en los diferentes tipos de endotelio que recubren la superficie interna de los vasos sanguíneos y linfáticos.
En el endotelio vascular sanguíneo, por ejemplo, las células endoteliales de las venas y las arterias forman una capa celular ininterrumpida, donde las células están unidas entre sí por uniones estrechas, o tight junctions.
Estructura de las células endoteliales
Las células endoteliales pueden verse como un consorcio gigantesco de diferentes empresas, cada una con su propia identidad.
A lo largo de las ramificaciones vasculares, la forma de las células endoteliales varía considerablemente. Más aún, pueden existir diferencias fenotípicas considerables entre células pertenecientes a segmentos diferentes del mismo sistema vascular, órgano o tipo de vaso.
A pesar ello, son células típicamente planas, que pueden ser “rechonchas” o cuboidales en las vénulas endoteliales. Su grosor varía desde menos de 0.1 μm en las venas y en los capilares, hasta 1 μm en la arteria aorta, y su estructura es remodelada en respuesta a múltiples factores, en especial al denominado “estrés de corte hemodinámico”.
La longitud de las células endoteliales depende de su localización anatómica, pues se ha reportado que, en los vasos sanguíneos de las ratas, las células endoteliales aórticas son alargadas y delgadas, mientras que en las arterias pulmonares son más cortas y redondas.
Como muchas otras células del cuerpo, las endoteliales están recubiertas por una capa de proteínas y azúcares, conocida como glicocálix, que forma parte fundamental de la barrera vascular y que mide entre 0.1 y 1 micra de espesor.
Esta región extracelular es activamente producida por las células endoteliales y ocupa el espacio entre la sangre circulante y las células. Se ha comprobado que tiene funciones tanto en la protección vascular como en la regulación celular y los mecanismos hemostáticos.
Estructura subcelular
El espacio intracelular de las células endoteliales está repleto de vesículas recubiertas por clatrina, cuerpos multivesiculares y lisosomas, trascendentales para las vías endocíticas de transporte molecular.
Los lisosomas se encargan de la degradación y reciclaje de las macromoléculas que son dirigidas a estos por endocitosis. Este proceso también puede ocurrir en la superficie celular, en el complejo de Golgi y el retículo endoplásmico.
Estas células también son ricas en caveolas, vesículas con forma de matraz asociadas con la membrana plasmática, y que usualmente están abiertas hacia el lado luminal o pueden estar libres en el citosol. La abundancia de estas estructuras depende del tipo de epitelio que se considere.
Tipos de células endoteliales
Las células endoteliales pueden tener fenotipos muy distintos, regulados por el lugar donde se encuentran y el momento del desarrollo. Por ello, muchos autores las consideran altamente heterogéneas, puesto que no solo varían en cuanto a su estructura, sino también a su función. El endotelio se puede clasificar como continuo o discontinuo.
- Endotelio continuo. Este puede ser fenestrado o no fenestrado. Las fenestras son una especie de “poros” intracelulares que se extienden por todo el grosor celular.
- Endotelio continuo no fenestrado. Forma el recubrimiento interno de las arterias, venas y capilares del cerebro, la piel, el corazón y los pulmones.
- Endotelio continuo fenestrado. Es común en zonas caracterizadas por alta filtración y transporte transendotelial (capilares de las glándulas exocrinas y endocrinas, mucosa gástrica e intestinal, glomérulos y túbulos renales).
- Endotelio discontinuo. Enriquece algunos lechos vasculares sinusoidales y parte del tejido hepático.
Funciones de las células endoteliales
- Barrera. Estas células forman una barrera física que recubre el interior de los vasos sanguíneos y linfáticos, actuando como una interfaz entre la sangre (o la linfa) y los tejidos circundantes.
- Regulación de la permeabilidad vascular. Permiten la entrada selectiva de nutrientes, oxígeno y otras sustancias esenciales hacia los tejidos, y la eliminación de productos de desecho.
- Síntesis de óxido nítrico (NO). Producen óxido nítrico, una molécula que tiene propiedades vasodilatadoras, que ayuda a relajar los músculos lisos de los vasos sanguíneos, regulando el tono vascular y promoviendo la regulación del flujo sanguíneo.
- Coagulación sanguínea. Participan en la regulación de la coagulación sanguínea al secretar sustancias anticoagulantes, como prostaciclina, y al inhibir la adhesión plaquetaria.
- Angiogénesis. La angiogénesis es el proceso de formación de nuevos vasos sanguíneos. Esto ocurre en el desarrollo embrionario, la cicatrización de heridas y la respuesta a condiciones patológicas.
- Tono vascular. Regulan el tono vascular ajustando el diámetro de los vasos sanguíneos. Esto afecta el flujo sanguíneo y la presión arterial.
- Reparación de daños. Secretan factores de crecimiento que contribuyen en la reparación y regeneración de los vasos sanguíneos, en casos de lesiones o daños.
Referencias
- Aird, W.C. Phenotypic Heterogeneity of the Endothelium: I. Structure, Function, and Mechanisms. Circulation Research.
- Aird, W.C. Endothelial Cell Heterogeneity. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine,.
- Fajardo, L. The Complexity of Endothelial Cells. Award Articles and Special Reports.
- Ribatti, D. The discovery of endothelial progenitor cells. An historical review. Leukemia Research.
- Risau, W. Differentiation of endothelium. The FASEB Journal.