Endotelio

El endotelio vascular es la capa más interna de vasos sanguíneos , la que está en contacto con la sangre .

La degradación patológica del endotelio se denomina " endotelitis " o endotelitis (por ejemplo: querato-endotelitis, cuando el fenómeno ocurre en el ojo, después de herpes , herpes zóster oftálmico , lupus , picadura de abeja, trasplante de córnea o queratoplastia ...). La endotelitis es una respuesta inmunitaria de tipo inflamatorio: los vasos sanguíneos se inflaman y puede producirse edema de los tejidos circundantes (incluido el tejido conectivo ), lo que resulta en particular en irritación y dolor para el paciente. En la córnea, la endotelitis puede provocar una pérdida irreversible de la visión. Las paperas y algunos virus (p. Ej., Citomegalovirus , coronavirus ) pueden, en determinadas circunstancias, ser causas.
Los factores que agravan o predisponen a la disfunción endotelial o endotelitis incluyen hipertensión , diabetes , obesidad o enfermedad cardiovascular , tabaquismo y ser hombre.

Una “endotelitis COVID-19 ” podría explicar el deterioro de la función microcirculatoria que a menudo se observa después de la infección por el virus SARS-CoV-2 de varios órganos, así como un estado protrombótico con formación de coágulos , en pacientes gravemente afectados.

Embriología

El endotelio es un tejido de tipo epitelial que se diferencia de otros epitelios porque se deriva del mesodermo embrionario, a diferencia de la mayoría de los otros epitelios que se derivan principalmente del endodermo y ectodermo .

Estructura

El endotelio es un epitelio escamoso simple que forma la capa interna de los vasos sanguíneos.

El endotelio representa aproximadamente el 1% del peso corporal y cubre un área de 5.000 m 2 para un adulto.

Las células endoteliales, que forman el endotelio, son planas y polarizadas; la cara apical está en contacto con la luz del vaso, estando la cara basal fijada a una lámina basal hecha de colágeno .

Dependiendo del tamaño del vaso, la morfología de la célula es muy diferente:

En vasos grandes, como arterias y venas , tiene una forma prismática como la mayoría de las células epiteliales.
En los capilares más pequeños, forma un pequeño tubo dentro del cual circula la sangre .

Las células están conectadas entre sí y con la lámina basal por desmosomas y hemidesmosomas . Es por tanto un tejido que puede soportar fuertes tensiones mecánicas (y cerca del corazón son elevadas), pero permeable, en ambas direcciones, a sustancias disueltas de pequeño tamaño y al agua. Células como los glóbulos rojos no pueden atravesarlo, pero los leucocitos , que son muy deformables, pueden hacerlo por diapédesis .

La lámina basal es una estructura colágena, sintetizada por el endotelio que le confiere cierta resistencia mecánica.

Funciones

A principios del XX ° siglo, entendemos que el endotelio no es una pipa pasiva simple que contiene la sangre, pero tiene varias funciones activas que incluyen la regulación.

Sus principales funciones son:

contienen la sangre dentro de los vasos sanguíneos, al tiempo que permiten el intercambio de nutrientes con el medio interno y el paso de los glóbulos blancos. En esta función, las células endoteliales y la lámina basal cooperan actuando como un filtro molecular.
controlar la coagulación de la sangre . Las células epiteliales inhiben esta coagulación mientras que la lámina basal promueve la agregación de trombocitos . Por tanto, una rotura del endotelio se bloquea inmediatamente y limita las hemorragias.
controlar la vasomotricidad . En respuesta a varias hormonas , el endotelio puede generar óxido nítrico a partir del aminoácido L-Arginina, lo que provoca la relajación de la capa muscular vascular y la vasodilatación .

Funciones especializadas del endotelio

Dependiendo de los órganos, el endotelio puede especializarse y realizar una función específica del órgano.

En el riñón, la lámina basal está fenestrada. Es decir, tiene huecos, 70 nm, que le confieren una función de filtro molecular. Estos agujeros permiten el paso de todas las moléculas excepto las proteínas que son demasiado grandes y juegan un papel fundamental en el funcionamiento del riñón .

En el sistema nervioso , por el contrario, las células endoteliales están conectadas por uniones estrechas que impiden que las moléculas pasen entre las células. El endotelio aquí participa en la barrera hematoencefálica .

Restricciones mecánicas y bioquímicas

El flujo pulsátil de sangre genera tres tipos de fuerzas hemodinámicas: presión hidrostática generada por el líquido, estiramiento cíclico o "estiramiento cíclico" y esfuerzos cortantes o "esfuerzo cortante".

El estiramiento cíclico corresponde a una distensión de la pared inducida por un gradiente de presión transmural. Depende del grosor del vaso, su composición y el grado de contracción de las células del músculo liso. El principal efecto del estiramiento cíclico es la inducción de estrés oxidativo en las células endoteliales.

El esfuerzo cortante son las fuerzas de fricción que ejerce el flujo sanguíneo contra la pared vascular. Está determinada por el flujo sanguíneo, la viscosidad de la sangre y el diámetro del vaso. El valor medio de este esfuerzo, en una parte recta de la embarcación, se encuentra entre 1 y 2 Pa, según el tipo de embarcación.

In vitro , en respuesta a estos estímulos , se pueden distinguir dos fases de las respuestas de las células endoteliales:

una respuesta temprana que se activa segundos después del inicio de las restricciones de flujo. Esta respuesta está ligada a la fuerza mecánica impuesta por el flujo. Hablamos de "detección mecánica".

una respuesta tardía correspondiente a la adaptación de las células a un flujo sostenido. Así, se inducen variaciones metabólicas tempranas y variaciones morfológicas posteriores para permitir que la célula se adapte a su entorno:

Variación metabólica temprana: corresponde a la modificación del transcriptoma y del proteoma de genes que tienen en su promotor una secuencia específica denominada “Shear Stress Response Element” (SSRE). Ciertos genes implicados en la vasoactividad, la adhesión celular, la coagulación y los factores de crecimiento ven modificada su expresión.
Variación morfológica tardía: corresponde a la reorientación de las células en la dirección del flujo. Se observa una reorganización del citoesqueleto , y más particularmente de los filamentos de actina , en la dirección del flujo.

La activación endotelial, generada por limitaciones bioquímicas, se debe principalmente a mediadores humorales como las citocinas , como el factor de necrosis tumoral (TNF) , hormonas o factores de crecimiento . Estas sustancias son suministradas por la sangre o producidas localmente por las propias células endoteliales o por las células del compartimento vascular. Por tanto, las células endoteliales son sensibles al estrés oxidativo provocado por el aumento de la presencia de derivados oxigenados, como iones superóxido , peróxidos de hidrógeno y radicales hidroxilo , que abruman el sistema antioxidante ( superóxido dismutasa ). Este estrés da como resultado la adquisición por parte de la célula de un fenotipo proinflamatorio y una modificación de las interacciones entre el endotelio, los leucocitos y las plaquetas .

Endotelitis por COVID-19

Esta endotelitis parece ser capaz de explicar la alteración de la función microcirculatoria que a menudo se observa en casos graves de infección por el virus SARS-CoV-2 , en varios órganos. Explicaría en particular el estado protrombótico (con formación de coágulos ) que a menudo se describe en pacientes gravemente afectados por COVID-19 .

Se demostró (el 8 de mayo de 2020, mediante un análisis bioinformático de bases de datos de genoma, proteoma y transcriptoma ) que ACE2 y TMPRSS2 , dos proteínas esenciales y útiles para el virus, respectivamente, para que pueda adherirse a una célula y penetrarla, muy presente en los genitales masculinos y el sistema urinario asociado. Además de la superficie de los gametocitos en los testículos, el receptor ACE2 también se expresa en la superficie de las células endoteliales. También está muy presente en los túbulos renales proximales. Los receptores de citocinas proinflamatorios (IL-6 ST en particular) se concentraron notable y notablemente en las células endoteliales del riñón y los testículos (así como en macrófagos y células madre espermatogoniales, lo que sugiere ataques autoinmunes). Si se trata correctamente, el COVID-19 implica la integración de estos aspectos de la enfermedad.

El reclutamiento anormalmente intenso de células inmunes , por ejemplo activadas por un virus en una situación de choque de citocinas , puede conducir a una disfunción endotelial generalizada. Y como el endotelio vascular es también un órgano activo paracrino , endocrino y autocrino , absolutamente esencial para regular el tono vascular y mantener la homeostasis vascular, su defección es un evento grave para todo el organismo; provoca en particular una disfunción microvascular, al modificar el equilibrio vascular hacia una vasoconstricción anormal, asociada a una inflamación y un edema tisular y un estado procoagulante que puede conducir a isquemia (con apoptosis en serie).

Zsuzsanna Varga y sus colegas señalaron en mayo de 2020 que todos los factores que se sabe que predisponen a la disfunción endotelial (sexo masculino, tabaquismo, hipertensión, diabetes, obesidad, enfermedad cardiovascular) también están "todos asociados con resultados adversos en COVID-19" .

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Ver también

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