Atlas de histología vegetal y animal

La capa de células que recubre los vasos sanguíneos y linfáticos es de una célula de espesor y las células que la forman se denominan células endoteliales. Se estima que la superficie que forman las células endoteliales es de unos 350 m² y que hay de 1 a 6.10¹³ células endoteliales, todo esto en humanos. Las células endoteliales son aplanadas y están conectadas entre sí por complejos de unión. Su principal misión es hacer de intermediarios entre la sangre o la linfa y el líquido intersticial de los tejidos. También contribuyen a las propiedades físicas de la sangre, tanto en situaciones normales como patológicas, y son importantes para el trasiego de los leucocitos entre la sangre y los tejidos.

1. Morfología

Las células endoteliales son muy aplanadas, tanto que el núcleo puede ser la estructura más alta de la célula, incluso siendo el núcleo una estructura también aplanada. La forma celular se adapta al diámetro del conducto que recubre (Figuras 1, 2 y 3). Así, en los capilares más finos una célula endotelial puede extenderse toda la circunferencia del conducto de manera que sería la sucesión de células endoteliales las que formarían el capilar.

El citoplasma perinuclear contiene la mayoría de las mitocondrias y orgánulos tales como el aparato de Golgi, mientras que las zonas celulares más alejadas son muy delgadas y con pocos orgánulos, apareciendo sobre todo retículo endoplasmático. Las células endoteliales se mantienen con glucosa, pero metabolizada por la vía glucolítica. Esto está de acuerdo con el poco volumen mitocondrial de estas células. Una característica de las células endoteliales es la presencia de una gran cantidad de vesículas, fundamentalmente derivadas de endocitosis.

En zonas como el hígado, la corteza renal y en las glándulas endocrinas, las células endoteliales presentan conductos o poros en su citoplasma de lado a lado denominados fenestraciones. Son unos poros de unos 60 a 70 nm de diámetro, con un paso estrecho de unos 5 nm, y que comunican directamente la sangre o linfa con el tejido circundante. Los capilares que presentan estos conductos se denominan capilares fenestrados y los que no los presentan se denominan capilares continuos (ver Figura 4 más abajo).

Las células endoteliales están separadas del tejido conectivo por una lámina basal, a cuya síntesis contribuyen las propias células endoteliales. En la parte apical, la superficie libre, las células endoteliales están cubiertas por una capa de carbohidratos tipo gel cargada negativamente que forma el glicocálix, y que sirve como barrera entre la sangre y la pared del vaso. Los glicosaminoclicanos son los principales contribuyentes al glicocálix de las células endoteliales: el heparán sulfato y el ácido hialurónico representan más del 90 % del glicocálix. Algunas proteínas del plasma sanguíneo se asocian con el glicocálix formando una capa adicional. En condiciones fisiológicas, el glicocálix se sintetiza y degrada para adaptase a las necesidades de la función endotelial.

2. Generación y diferenciación

La formación de células endoteliales de nuevo, es decir, en lugares donde no hay vasos sanguíneos previos, sólo ocurre en el embrión y se llama vasculogénesis. El sistema sanguíneo es uno de los primero sistemas en formarse durante el periodo embrionario. Los nuevos vasos en animales adultos, y también muchos en los embriones, se producen por ramificación de vasos preexistentes por un proceso denominado angiogénesis, o por división de un vaso sanguíneo en dos.

Vasculogénesis

Las primeras células endoteliales de los mamíferos se forman en el embrión a partir de unas células del mesodermo denominadas angioblastos. Se agrupan para formar los primeros vasos mientras se diferencian en células endoteliales, lo que ocurre inicialmente en una estructura embrionaria llamada saco vitelino. Las células endoteliales se forman primero, se agrupan para formar vasos que se conectan en forma de red, y posteriormente atraerán células musculares y fibroblastos. Esta red inicial de vasos será continuamente remodelada durante estos estadios. Durante el desarrollo embrionario todos los endotelios iniciales son iguales. Sólo posteriormente se produce diferenciación en endotelio de venas, arterias y vasos linfáticos. La diferenciación en las arterias parece necesitar de la actividad de la molécula Notch y su inhibición produce endotelio venoso. El endotelio linfático se forma en parte del endotelio de la vena cardinal. Pero además, tiene que haber una diferenciación según el órgano. Por ejemplo, en el cerebro formará una capa estrechamente sellada con uniones estrechas, mientras que en el hígado son fenestrados o laxamente organizados para favorecer el intercambio de sustancias.

A medida que las células endoteliales van organizándose en vasos, tanto de los endotelios arteriales como venosos, se diferencian algunas células endoteliales que darán lugar a las células hematopoyéticas por un proceso denominado transición de endotelial a hematopoyética (EHT endothelial hematopoietic transition). Este proceso también se da en adultos durante la formación de la placenta y otros tejidos durante la gestación.

Angiogénesis

La angiogénesis, como se mencionó anteriormente, es la formación de vasos sanguíneos nuevos a partir de otros preexistentes. En adultos la tasa de proliferación de las células endoteliales es muy baja (el ciclo reproductivo de una célula endotelial en mamíferos puede durar de meses a unos pocos años), y por tanto la angiogénesis es rara en condiciones normales, a no ser que haya daños tisulares, tumores, o procesos periódicos en los órganos reproductores femeninos. La angiogénsis se produce cuando una señal angiogénica es liberada por el tejido circundante.

En ratones se ha encontrado un centro de células endoteliales progenitoras en la aorta dorsal y en el endocardio. El endotelio del endocardio del corazón en desarrollo también puede diferenciarse en células mesenquimáticas que formarán la válvula tricúspide y algunos fibroblastos del corazón, pero no cardiomiocitos. Las células endoteliales tienen tanta capacidad de responder a señales externas que mantener la integridad del endotelio es un proceso activo mediado por señales como el FGF.

3. Función

Hay que cambiar la idea de que el endotelio es un mero revestimiento de los vasos sanguíneos y linfáticos. Las funciones del endotelio son variadas y trascendentes para el organismo: forma estructuralmente los conductos cardiovasculares y linfáticos, regula el intercambio de células y moléculas entre el interior del conducto y los tejidos circundantes, y participa en el mantenimiento de las propiedades fisiológicas de la sangre. Las células endoteliales no son sólo una barrera física entre la sangre y los tejidos, sino que también tienen función secretora, metabólica e inmunológica.

Barrera celular

Las células endoteliales forman una capa muy cohesionada en la mayoría de los casos que hace de barrera entre la sangre y los tejidos. La cohesión de las células endoteliales entre sí para funcionar como una barrera se establece mediante complejos de unión, tales como uniones estrechas y uniones adherentes, pero no desmosomas. Aunque no son estrictamente complejos adhesivos, también se han observado uniones en hendidura entre células endoteliales contiguas. Las células endoteliales pueden modular estas adhesiones, pudiendo variar así la permeabilidad del endotelio, no sólo a moléculas, sino también a células que tienen que cruzar esta capa celular. Quizá una de las barreras más impermeables es la barrera hematoencefálica formada por el endotelio de los capilares del sistema nervioso central. Sin embargo, en algunos órganos como el hígado la capa endotelial aparece muy laxa dejando espacios entre las células, de manera que su función de barrera no es muy importante.

El transporte a través del endotelio se puede clasificar en 4 tipos: difusión pasiva (oxígeno y materiales liposolubles), mediada por transportadores (glucosa, ácidos grasos, aminoácidos), por transportadores ABC (aclaran metabolitos desde el tejido nervioso a la sangre) y por vesículas. Las imágenes de microscopía electrónica muestran que los capilares presentan una gran cantidad de vesículas en sus citoplasmas a las que se les atribuye una función de transporte de moléculas por transcitosis entre la región de la membrana plasmática que está en contacto con la sangre y la región de la membrana plasmática que está en contacto con la lámina basal, ambas regiones están muy próximas físicamente. Es interesante que el número de estas vesículas de transcitosis es mayor en los capilares que en otros vasos sanguíneos de mayor diámetro. Esto es porque en los capilares es donde se produce el mayor trasiego de sustancias entre la sangre y los tejidos, mientras que los vasos de mayor calibre tienen una misión fundamentalmente conductora.

Algunas células endoteliales tienen huecos que comunican directamente la sangre con el tejido conectivo que permiten también el paso de moléculas de pequeño tamaño directamente a su través (Figura 4). A estas células con estos pequeños pasadizos se les llama fenestradas. Los capilares fenestrados o discontinuos están en el hígado, glomérulos del riñon y estructuras endocrinas. Por último, la permeabilidad del endotelio es muy grande en órganos como el hígado. Aquí se encuentran los denominado sinusoides, que son conductos formados por endotelio cuyas células dejan huecos enormes entre ellos y donde la función de barrera prácticamente es inexistente.

Muchos tipos de células sanguíneas viajan por la sangre hasta sus destinos en el organismo. Allí, estas células abandonan los vasos sanguíneos cruzando la capa endotelial en las venas postcapilares. La salida de glóbulos blancos en una zona concreta requiere que éstos reconozcan desde dentro de los vasos sanguíneos el punto del endotelio por el que tiene que salir.

El trasiego de leucocitos es especialmente abundante y selectivo en los procesos inflamatorios, puesto que las células inmunitarias deben desplazarse desde la sangre hasta la zona del tejido dañada. En el glicocálix de las células endoteliales se anclan las quimiocinas, que son moléculas atractivas para los glóbulos blancos, y que se liberan desde tejidos dañados. Cuando los linfocitos ruedan por superficies endoteliales con quimiocinas se activan y se produce la retención de la célula rodante. Esta activación conlleva a su vez la activación de integrinas en el glóbulo blanco, las cuales se unen a inmunoglobulinas presentes en la membrana de la célula endotelial. Estas inmunoglobulinas se expresan en las células endoteliales como consecuencia de las quimiocinas. Esta adhesión produce una subida del nivel de calcio en las células endoteliales, lo que lleva a una especie de contracción de la célula endotelial y a la desorganización de los complejos de unión entre células endoteliales. El movimiento hacia los bordes separados de las células endoteliales por parte de los glóbulos blancos y el cruce de la capa endotelial se debe también a interacciones de proteínas de adhesión presentes en ambos tipos celulares.

Propiedades de la sangre

Las células endoteliales tienen una función más allá de la de controlar el paso de sustancias y células a su través. Por ejemplo, participan en la presión y coagulación sanguínea.

Se cree que el sistema circulatorio primitivo apareció hace unos 600 millones de años en invertebrados, pero sin endotelio. El endotelio apareció hace unos 100 millones de años, y aportó un flujo más laminar (no turbulento) de la sangre, y por tanto un intercambio de gases mucho más eficiente.

Las células endoteliales contribuyen a la presión arterial liberando sustancias que actúan sobre la musculatura lisa de los vasos. Liberan óxido nítrico (ON) y prostaciclina, los cuales relajan la musculatura, y también liberan la endotelina y el factor activador de las plaquetas, los cuales constriñen los vasos. El ON se produce constitutivamente permitiendo un tono vascular mediante el relajamiento de la musculatura lisa. La endotelina es un potente vasoconstrictor producido por las células endoteliales (también se produce por otros tipos celulares).

En condiciones normales las células endoteliales liberan hacia el interior de los vasos sanguíneos moléculas que mantienen las condiciones de fluidez apropiadas en la sangre, actuando principalmente en dos frentes: fluidez (anticoagulantes) y evitando la agregación plaquetaria (antitrombóticas).

Como agentes que evitan la agregación plaquetaria, las células endoteliales liberan prostaciclina y óxido nítrico, los cuales aumentan la concentración del AMP cíclico de las plaquetas y dificulta su agregación.

Defensa / inmunitario

Las células endoteliales juegan un papel importante en la respuesta inmune celular mediante dos mecanismos: presentación de antígenos a los linfocitos T y reclutamiento de células inmunitarias. Las células endoteliales, junto con los macrófagos, son las únicas que tienen la capacidad de presentar antígenos a los linfocitos T.

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  • Bibliografía

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