L’epitelio intestinale fa parte dello strato della mucosa intestinale. L’epitelio è composto da un singolo strato di cellule. Gli altri due strati della mucosa, la lamina propria e la muscularis mucosae, sostengono e articolano lo strato epiteliale. Per contenere in modo sicuro il contenuto del lume intestinale, le cellule dello strato epiteliale sono unite da giunzioni strette, formando così una membrana contigua e relativamente impermeabile.
Le cellule epiteliali sono continuamente rinnovate ogni 4-5 giorni attraverso un processo di divisione cellulare, maturazione e migrazione. Il rinnovamento si basa su cellule proliferative (cellule staminali) che risiedono nella cripta (base) delle ghiandole intestinali (invaginazioni epiteliali nel tessuto connettivo sottostante). Dopo essersi formate alla base, le nuove cellule migrano verso l’alto e fuori dalla cripta, maturando lungo il percorso. Alla fine, subiscono l’apoptosi e si liberano nel lume intestinale. In questo modo, il rivestimento dell’intestino si rinnova costantemente mentre il numero di cellule che compongono lo strato epiteliale rimane costante.
Nell’intestino tenue, lo strato della mucosa è appositamente adattato per fornire una grande superficie al fine di massimizzare l’assorbimento dei nutrienti. L’espansione della superficie assorbente, 600 volte superiore a quella di un semplice tubo cilindrico, è ottenuta grazie a tre caratteristiche anatomiche:
- Le pieghe circolari sono pieghe trasversali che rallentano il passaggio del contenuto luminale e servono ad espandere la superficie totale di tre volte.
- Villi e ghiandole intestinali servono ad aumentare la superficie mucosa di dieci volte. (Villo intestinale)
- I microvilli che coprono la superficie apicale degli enterociti aumentano la superficie assorbente di venti volte. Queste numerose proiezioni microscopiche (100 nanometri di diametro) simili a dita formano un bordo a spazzola ondulato.
Il bordo a spazzola sulla superficie apicale delle cellule epiteliali è coperto da glicocalice, che è composto da oligosaccaridi attaccati a glicoproteine e glicolipidi di membrana.
Tipi di celluleModifica
Sette diversi tipi di cellule sono prodotti dalle cellule staminali che risiedono alla base delle cripte. Ogni tipo matura secondo il suo specifico programma di differenziazione mentre migra su e fuori dalla cripta. Molti dei geni necessari per la differenziazione nei diversi tipi di cellule epiteliali sono stati identificati e caratterizzati (vedi questa tabella). I tipi di cellule prodotte sono: enterociti, cellule di Goblet, cellule enteroendocrine, cellule di Paneth, cellule microfold, cellule a coppa e cellule a ciuffo. Le loro funzioni sono elencate qui:
- Gli enterociti sono i più numerosi e funzionano principalmente per l’assorbimento dei nutrienti. Gli enterociti esprimono molti enzimi catabolici sulla loro superficie luminale esterna per scomporre le molecole in dimensioni appropriate per l’assorbimento nella cellula. Esempi di molecole assorbite dagli enterociti sono: ioni, acqua, zuccheri semplici, vitamine, lipidi, peptidi e aminoacidi.
- Le cellule del calice secernono lo strato di muco che protegge l’epitelio dal contenuto del lume.
- Le cellule enteroendocrine secernono vari ormoni gastrointestinali tra cui secretina, pancreozima, enteroglucagone. Sottoinsiemi di cellule epiteliali intestinali sensoriali sono in sinapsi con i nervi e sono note come cellule neuropode.
- Le cellule di Paneth producono peptidi antimicrobici come la beta-defensina umana.
- Le cellule Microfold (comunemente chiamate cellule M) prelevano gli antigeni dal lume e li consegnano al tessuto linfoide associato alla mucosa (MALT). Nell’intestino tenue, le cellule M sono associate alle placche di Peyer.
- Le cellule a coppa sono un tipo di cellula distinto ma senza funzione nota.
- Le cellule a ciuffo giocano un ruolo nella risposta immunitaria.
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
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. Il complesso, che è incorporato nelle pareti cellulari delle due cellule unite, forma uno spazio o un canale in mezzo alle sei proteine. Questo canale permette a varie molecole, ioni e impulsi elettrici di passare tra le due cellule.
DesmosomiModifica
Questi complessi, costituiti da proteine di adesione transmembrana della famiglia delle cadherine, collegano cellule adiacenti attraverso i loro citoscheletri. I desmosomi lasciano uno spazio di 30 nanometri tra le cellule.
Giunzioni di aderenzaModifica
Le giunzioni di aderenza, chiamate anche zonula adherens, sono complessi multiproteici formati da proteine delle famiglie catenina e cadherina. Si trovano nella membrana nei punti di contatto tra le cellule. Sono formati da interazioni tra proteine adattatrici intracellulari, proteine transmembrana e i citoscheletri di actina delle cellule. Oltre al loro ruolo nel collegare le cellule adiacenti, questi complessi sono importanti per regolare la migrazione epiteliale, la polarità cellulare e la formazione di altri complessi di giunzione cellulare.
Giunzioni stretteModifica
Le giunzioni strette, chiamate anche zonula occludens, sono i componenti più importanti dell’epitelio intestinale per la sua funzione barriera. Questi complessi, formati principalmente da membri delle famiglie della claudina e dell’occludina, consistono di circa 35 proteine diverse, formano un nastro continuo a forma di anello intorno alle cellule e si trovano vicino ai confini delle membrane laterali e apicali.
I domini extracellulari delle proteine transmembrana nelle cellule adiacenti si incrociano per formare un sigillo stretto. Queste interazioni includono quelle tra proteine nella stessa membrana (“cis”) e proteine in cellule adiacenti (“trans”). Inoltre, le interazioni possono essere omofile (tra proteine identiche) o eterofile (tra proteine diverse).
Similmente alle giunzioni aderenti, i domini intracellulari delle giunzioni strette interagiscono con diverse proteine impalcatura, proteine adattatore e complessi di segnalazione per regolare il collegamento citoscheletrico, la polarità cellulare, la segnalazione cellulare e il traffico vescicale.
Le giunzioni strette forniscono un sigillo stretto ma modificabile tra cellule adiacenti nello strato epiteliale e quindi forniscono un trasporto paracellulare selettivo di soluti. Mentre in precedenza si pensava che fossero strutture statiche, le giunzioni strette sono ora note per essere dinamiche e possono cambiare la dimensione dell’apertura tra le cellule e quindi adattarsi ai diversi stati di sviluppo, fisiologie e patologie. Funzionano come una barriera paracellulare selettiva e semipermeabile tra i compartimenti apicale e basolaterale dello strato epiteliale. Funzionano per facilitare il passaggio di piccoli ioni e soluti idrosolubili attraverso lo spazio paracellulare mentre impediscono il passaggio di antigeni luminali, microrganismi e loro tossine.