Střevní epitel

Střevní epitel je součástí vrstvy střevní sliznice. Epitel je tvořen jednou vrstvou buněk. Další dvě vrstvy sliznice, lamina propria a muscularis mucosae, podporují a člení vrstvu epitelu. Aby se obsah střevního lumen bezpečně udržel, jsou buňky epitelové vrstvy spojeny těsnými spoji, a tvoří tak souvislou a relativně nepropustnou membránu.

Proliferační kmenové buňky sídlící na bázi střevních žláz produkují nové epitelové buňky, které migrují nahoru a ven z krypty. Nakonec se vylučují do střevního lumen

Kresba znázorňující vztah mezi klky a mikroklky tenkého střeva. Na luminálním povrchu enterocytů jsou mikrovily (dlouhé 1 mikrometr), zatímco vlastní buněčná vrstva je složená a tvoří klky (dlouhé 0,5-1,6 milimetru) a krypty. Obojí slouží ke zvětšení celkového absorpčního povrchu střeva.

Epiteliální buňky se průběžně obnovují každých 4-5 dní prostřednictvím procesu buněčného dělení, zrání a migrace. Obnova se opírá o proliferační buňky (kmenové buňky), které se nacházejí v kryptě (bázi) střevních žlázek (epitelové invaginace do podkladové pojivové tkáně). Poté, co se nové buňky vytvoří v základu, migrují směrem nahoru a ven z krypty a cestou dozrávají. Nakonec podléhají apoptóze a jsou vyloučeny do střevního lumen. Tímto způsobem se sliznice střeva neustále obnovuje, zatímco počet buněk tvořících epitelovou vrstvu zůstává konstantní.

V tenkém střevě je slizniční vrstva speciálně uzpůsobena tak, aby poskytovala velkou plochu povrchu a maximalizovala tak vstřebávání živin. Rozšíření absorpční plochy, která 600krát přesahuje plochu jednoduché válcovité trubice, je dosaženo třemi anatomickými prvky:

• Kruhové záhyby jsou příčné záhyby, které zpomalují průchod luminálního obsahu a slouží k trojnásobnému zvětšení celkové plochy.
• Villi a střevní žlázy slouží k desetinásobnému zvětšení plochy sliznice. (Střevní klky)
• Mikrovilky pokrývající apikální povrch enterocytů zvětšují absorpční plochu dvacetinásobně. Tyto četné mikroskopické (100 nanometrů v průměru) prstovité výběžky tvoří zvlněný kartáčový okraj.

Kartáčový okraj na apikálním povrchu epiteliálních buněk je pokryt glykokalyxem, který se skládá z oligosacharidů navázaných na membránové glykoproteiny a glykolipidy.

Obraz tenkého řezu epiteliální buňkou z transmisního elektronového mikroskopu. Tento snímek ukazuje, že luminální povrch (apikální konec) buňky je vyplněn mikrovilli, které tvoří absorpční povrch. Každý mikrovilus je přibližně 1 mikrometr dlouhý a má průměr 0,1 mikrometru.

Buněčné typyEdit

Kmenové buňky, které se nacházejí na bázi krypt, vytvářejí sedm různých typů buněk. Každý typ dozrává podle svého specifického diferenciačního programu při migraci nahoru a ven z krypty. Mnoho genů nezbytných pro diferenciaci do různých typů epiteliálních buněk bylo identifikováno a charakterizováno (viz tato tabulka). Vznikají tyto typy buněk: enterocyty, pohárkové buňky, enteroendokrinní buňky, Panethovy buňky, mikroskopické buňky, pohárkové buňky a buňky chomáčků. Jejich funkce jsou uvedeny zde:

• Enterocyty jsou nejpočetnější a jejich funkcí je především vstřebávání živin. Enterocyty na svém vnějším luminálním povrchu exprimují mnoho katabolických enzymů, které rozkládají molekuly na velikosti vhodné pro příjem do buňky. Příklady molekul vychytávaných enterocyty jsou: ionty, voda, jednoduché cukry, vitaminy, lipidy, peptidy a aminokyseliny.
• Pohárkové buňky vylučují vrstvu hlenu, která chrání epitel před lumenálním obsahem.
• Enteroendokrinní buňky vylučují různé gastrointestinální hormony, mimo jiné sekretin, pankreozymin, enteroglukagon. Podskupiny senzorických střevních epiteliálních buněk mají synapse s nervy a označují se jako neuropodní buňky.
• Panethovy buňky produkují antimikrobiální peptidy, například lidský beta-defensin.
• Mikroskopické buňky (běžně označované jako M buňky) odebírají antigeny z lumen a dodávají je do lymfoidní tkáně spojené se sliznicí (MALT). V tenkém střevě jsou M buňky spojeny s Peyerovými políčky.
• Cup buňky jsou odlišným typem buněk, ale bez známé funkce.
• Tuft buňky hrají roli v imunitní odpovědi.

Throughout the digestive tract, the distribution of the different types of epithelial cells varies according to the function of that region.

Structural components of cellular junctionsEdit

Types of cell junctions (click to enlarge).

Important for the barrier function of intestinal epithelium, its cells are joined securely together by four types of junctions (cell junctions), which can be identified at the ultrastructural level:

• Gap junctions
• Desmosomes
• Adherens junctions
• Tight junctions

Gap junctionsEdit

Gap junctions bring the adjacent cells within 2 nanometers of each other. They are formed by several homologous proteins encoded by the connexin gene family coming together to form a multiprotein complex. The molecular structure of this complex is in the form of a hexamer. Komplex, který je zabudován do buněčných stěn dvou spojených buněk, vytváří uprostřed šesti proteinů mezeru nebo kanál. Tento kanál umožňuje průchod různých molekul, iontů a elektrických impulzů mezi oběma buňkami.

DesmosomyEdit

Tyto komplexy, které se skládají z transmembránových adhezních proteinů rodiny kadherinů, spojují sousední buňky prostřednictvím jejich cytoskeletů. Desmosomy zanechávají mezi buňkami mezeru o velikosti 30 nanometrů.

Adherenční spojeEdit

Adherenční spoje, nazývané také zonula adherens, jsou multiproteinové komplexy tvořené proteiny z rodin kateninů a kadherinů. Nacházejí se v membráně v místech kontaktu mezi buňkami. Vznikají interakcí mezi intracelulárními adaptorovými proteiny, transmembránovými proteiny a aktinovými cytoskelety buněk . Kromě své úlohy při propojování sousedních buněk jsou tyto komplexy důležité pro regulaci epiteliální migrace, buněčné polarity a tvorby dalších komplexů buněčných spojů.

Těsné spojeEdit

Těsné spoje, nazývané také zonula occludens, jsou nejdůležitějšími složkami střevního epitelu pro jeho bariérovou funkci. Tyto komplexy, tvořené především členy rodin klaudinů a okludinů, se skládají z přibližně 35 různých proteinů, tvoří kolem buněk souvislou pásku ve tvaru prstence a nacházejí se v blízkosti hranic laterální a apikální membrány.

Extracelulární domény transmembránových proteinů v sousedních buňkách se křížem spojují a vytvářejí těsné spojení. Tyto interakce zahrnují interakce mezi proteiny ve stejné membráně („cis“) a proteiny v sousedních buňkách („trans“). Interakce mohou být navíc homofilní (mezi identickými proteiny) nebo heterofilní (mezi různými proteiny).

Podobně jako u adherenčních spojů interagují intracelulární domény těsných spojů s různými scaffold proteiny, adaptorovými proteiny a signálními komplexy, které regulují propojení cytoskeletu, polaritu buněk, buněčnou signalizaci a vezikální obchodování.

Těsné spoje zajišťují úzké, ale modifikovatelné těsnění mezi sousedními buňkami v epiteliální vrstvě, a tím zajišťují selektivní paracelulární transport rozpuštěných látek. Zatímco dříve byly považovány za statické struktury, nyní je známo, že těsné spoje jsou dynamické a mohou měnit velikost otvoru mezi buňkami, a tím se přizpůsobovat různým vývojovým, fyziologickým a patologickým stavům. Fungují jako selektivní a semipermeabilní paracelulární bariéra mezi apikálním a bazolaterálním oddílem epiteliální vrstvy. Jejich funkcí je usnadnit průchod malých iontů a ve vodě rozpustných solutů paracelulárním prostorem a zároveň zabránit průchodu luminálních antigenů, mikroorganismů a jejich toxinů.