Tarmens epitel är en del av tarmslemhinnan. Epitelet består av ett enda lager av celler. De andra två lagren av slemhinnan, lamina propria och muscularis mucosae, stöder och artikulerar epitelskiktet. För att säkert innesluta innehållet i tarmlumen är cellerna i epitelskiktet sammanfogade med täta korsningar och bildar på så sätt ett sammanhängande och relativt ogenomträngligt membran.
Epitelceller förnyas kontinuerligt var 4-5:e dag genom en process av celldelning, mognad och migration. Förnyelsen förlitar sig på proliferativa celler (stamceller) som finns i kryptan (basen) av tarmkörtlarna (epitelinvaginationer i den underliggande bindväven). Efter att ha bildats vid basen vandrar de nya cellerna uppåt och ut ur kryptan och mognar på vägen. Så småningom genomgår de apoptos och avskiljs i tarmlumen. På detta sätt förnyas tarmens slemhinna ständigt samtidigt som antalet celler som utgör epitelskiktet förblir konstant.
I tunntarmen är slemhinneskiktet speciellt anpassat för att ge en stor yta för att maximera absorptionen av näringsämnen. Utvidgningen av absorptionsytan, 600 gånger större än i ett enkelt cylindriskt rör, uppnås genom tre anatomiska egenskaper:
- Cirkelveck är tvärgående veck som bromsar passagen av luminalinnehållet och tjänar till att utöka den totala ytan tre gånger.
- Villi och tarmkörtlar tjänar till att öka slemhinneytans yta tio gånger. (Tarmvillus)
- Mikrovilli som täcker enterocyternas apikala yta ökar absorptionsytan tjugofaldigt. Dessa många mikroskopiska (100 nanometer i diameter) fingerliknande utskjutningar bildar en böljande borstkant.
Borstkanten på epitelcellernas apikala yta är täckt av glykokalyx, som består av oligosackarider som är fästa vid membranglykoproteiner och glykolipider.
CelltyperRedigera
Sju olika celltyper produceras av de stamceller som finns vid basen av kryptorna. Varje typ mognar enligt sitt specifika differentieringsprogram när den vandrar uppåt och ut ur kryptan. Många av de gener som är nödvändiga för differentiering till de olika epitelcelltyperna har identifierats och karakteriserats (se denna tabell). De celltyper som produceras är: enterocyter, bägarceller, enteroendokrina celler, Panethceller, mikroveckceller, koppceller och tuftceller. Deras funktioner anges här:
- Enterocyter är de mest talrika och fungerar främst för absorption av näringsämnen. Enterocyter uttrycker många kataboliska enzymer på sin yttre luminalyta för att bryta ner molekyler till storlekar som är lämpliga för upptag i cellen. Exempel på molekyler som tas upp av enterocyter är: joner, vatten, enkla sockerarter, vitaminer, lipider, peptider och aminosyror.
- Gobletceller utsöndrar slemskiktet som skyddar epitelet från lumeninnehållet.
- Enteroendokrina celler utsöndrar olika gastrointestinala hormoner, bl.a. sekretin, pancreozymin och enteroglukagon. Undergrupper av sensoriska tarmepitelceller synapserar med nerver och kallas neuropodceller.
- Panethceller producerar antimikrobiella peptider såsom humant beta-defensin.
- Mikrofold-celler (vanligen kallade M-celler) samlar in antigener från lumen och levererar dem till den lymfoida vävnad som är associerad med slemhinnan (MALT). I tunntarmen är M-cellerna förknippade med Peyers fläckar.
- Cup-celler är en distinkt celltyp men utan känd funktion.
- Tuft-celler spelar en roll i immunförsvaret.
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. Komplexet, som är inbäddat i cellväggarna i de två sammanfogade cellerna, bildar en lucka eller kanal i mitten av de sex proteinerna. Denna kanal gör det möjligt för olika molekyler, joner och elektriska impulser att passera mellan de två cellerna.
DesmosomerEdit
Dessa komplex, som består av transmembrana vidhäftningsproteiner av cadherinfamiljen, binder samman intilliggande celler genom deras cytoskelett. Desmosomerna lämnar en lucka på 30 nanometer mellan cellerna.
Adherens junctionsEdit
Adherens junctions, även kallade zonula adherens, är multiproteinkomplex som bildas av proteiner från catenin- och cadherinfamiljerna. De är belägna i membranet vid kontaktpunkterna mellan cellerna. De bildas genom interaktioner mellan intracellulära adapterproteiner, transmembranproteiner och cellernas aktincytoskelett . Förutom sin roll för att länka samman angränsande celler är dessa komplex viktiga för att reglera epitelmigration, cellpolaritet och bildandet av andra cellkorsningskomplex.
Tight junctionsEdit
Tight junctions, även kallade zonula occludens, är de viktigaste komponenterna i tarmepitelet för dess barriärfunktion. Dessa komplex, som främst utgörs av medlemmar av familjerna claudin och occludin, består av cirka 35 olika proteiner, bildar ett ringformat kontinuerligt band runt cellerna och är belägna nära gränserna för de laterala och apikala membranen.
De extracellulära domänerna av transmembranproteinerna i intilliggande celler korsar varandra för att bilda en tät förslutning. Dessa interaktioner omfattar interaktioner mellan proteiner i samma membran (”cis”) och proteiner i angränsande celler (”trans”). Dessutom kan interaktionerna vara homofila (mellan identiska proteiner) eller heterofila (mellan olika proteiner).
Likt adherens junctions interagerar de intracellulära domänerna i tighta junctions med olika scaffoldproteiner, adapterproteiner och signalkomplex för att reglera cytoskelettlänkning, cellpolaritet, cellsignalering och vesikal trafikering.
Tight junctions utgör en smal men modifierbar tätning mellan intilliggande celler i epitelskiktet och ger därigenom selektiv paracellulär transport av lösningsmedel. Tidigare trodde man att de var statiska strukturer, men nu vet man att de är dynamiska och att de kan ändra storleken på öppningen mellan cellerna och därmed anpassa sig till olika utvecklingsstadier, fysiologier och patologier. De fungerar som en selektiv och semipermeabel paracellulär barriär mellan de apikala och basolaterala delarna av epitelskiktet. De underlättar passage av små joner och vattenlösliga lösningsmedel genom det paracellulära utrymmet samtidigt som de förhindrar passage av luminal antigener, mikroorganismer och deras toxiner.