Endothelfunktion

Das Endothel ist die einzelne Zellschicht, die jedes Blutgefäß auskleidet, und es ist weit mehr als eine passive Barriere. Es nimmt die Scherkräfte des strömenden Blutes und zirkulierende Signale wahr, setzt vasoaktive Mediatoren frei, die die darunterliegende glatte Muskulatur entspannen oder kontrahieren, kontrolliert die Permeabilität der Gefäßwand und reguliert die Gerinnung, Entzündung und das Wachstum neuer Gefäße. Die Endothelfunktion wird heute als eine zentrale Determinante der vaskulären Gesundheit angesehen.

Definition

Das vaskuläre Endothel ist die kontinuierliche Monoschicht von Zellen, die das Lumen der Blutgefäße auskleidet; die Endothelfunktion bezieht sich auf seine aktive Regulation des Gefäßtonus, der Permeabilität, der Hämostase, der Entzündung und der Angiogenese.

Scope

Dieses Thema behandelt die physiologischen Rollen des vaskulären Endothels: die endothelabhängige Kontrolle des Gefäßtonus (insbesondere über Stickstoffmonoxid), die Barriere- und Permeabilitätsfunktion durch interendotheliale Verbindungen, die Mechanotransduktion von Scherkräften und die umfassenderen homöostatischen Rollen des Endothels. Es behandelt nicht das klinische Management der endothelialen Dysfunktion.

Core questions

• Wie steuert das Endothel den Tonus der darunterliegenden glatten Muskulatur?
• Welche Rolle spielt Stickstoffmonoxid bei der endothelabhängigen Vasodilatation?
• Wie reguliert das Endothel die Permeabilität der Gefäßwand?
• Wie nehmen Endothelzellen die Scherkraft des Blutflusses wahr und reagieren darauf?

Key concepts

• Endothelabhängige Vasodilatation
• Stickstoffmonoxid und endotheliale Stickstoffmonoxid-Synthase
• Scherstress-Mechanotransduktion
• Interendotheliale Verbindungen und Barrierefunktion
• Vaskuläre Permeabilität
• Endotheliale Regulation von Hämostase und Entzündung
• Endothelzellmetabolismus und Angiogenese

Key theories

Endothel-abgeleiteter relaxierender Faktor / Stickstoffmonoxid

Ein intaktes Endothel ist erforderlich, damit Agonisten wie Acetylcholin die glatte Muskulatur der Arterien entspannen; das verantwortliche diffundierbare Signal, der endothel-abgeleitete relaxierende Faktor, wurde als Stickstoffmonoxid identifiziert, das von der endothelialen Stickstoffmonoxid-Synthase produziert wird, wodurch das Endothel als aktiver Regulator des Gefäßtonus etabliert wurde.

Mechanisms

Endothelzellen wandeln mechanische Scherkräfte und chemische Agonisten in die Freisetzung vasoaktiver Mediatoren um. Die entscheidende Beobachtung, dass das Endothel für die Acetylcholin-induzierte arterielle Relaxation obligatorisch ist (Furchgott & Zawadzki, 1980), führte zur Identifizierung des relaxierenden Faktors als Stickstoffmonoxid, das von der endothelialen Stickstoffmonoxid-Synthase erzeugt wird und zur glatten Muskulatur diffundiert, um zyklisches GMP zu erhöhen und Relaxation zu verursachen (Forstermann & Sessa, 2011). Das Endothel bildet auch die Permeabilitätsbarriere des Gefäßes durch streng regulierte interendotheliale Verbindungen, die sich öffnen und schließen, um den Durchtritt von Flüssigkeit und gelösten Stoffen zu kontrollieren (Bazzoni & Dejana, 2004). Über die Tonus- und Barrierefunktion hinaus steuern Endothelzellen die Angiogenese und passen ihren Metabolismus an die vaskulären Anforderungen an (Eelen et al., 2015), und sie regulieren die Gerinnung und Leukozytenadhäsion an der Blut-Wand-Grenzfläche.

Clinical relevance

Eine beeinträchtigte endothelabhängige Vasodilatation (endotheliale Dysfunktion) ist ein früher Korrelat vieler vaskulärer Erkrankungen und wird als vaskulärer Phänotyp umfassend untersucht. Dieser Eintrag erläutert die zugrunde liegende Physiologie als Referenzmaterial; er ist keine klinische Leitlinie und leitet weder Diagnose noch Behandlung an.

Evidence & guidelines

Die physiologische Grundlage ist der experimentelle Nachweis der endothelabhängigen Relaxation (Furchgott & Zawadzki, 1980) und die molekulare Charakterisierung der Stickstoffmonoxid-Synthasen (Forstermann & Sessa, 2011), ergänzt durch Übersichtsartikel zu endothelialen Verbindungen und Barrierefunktion (Bazzoni & Dejana, 2004) und zum endothelialen Metabolismus (Eelen et al., 2015).

History

Vor 1980 wurde das Endothel weitgehend als eine inerte Auskleidung angesehen. Die Demonstration von Furchgott und Zawadzki, dass Endothelzellen für die Acetylcholin-induzierte Relaxation von Arterien erforderlich sind (Furchgott & Zawadzki, 1980), enthüllte einen endothel-abgeleiteten relaxierenden Faktor, der später als Stickstoffmonoxid identifiziert wurde; diese Arbeit, die mit einem Nobelpreis gewürdigt wurde, begründete das Feld der Endothelbiologie und die spätere Detaillierung der Stickstoffmonoxid-Synthasen (Forstermann & Sessa, 2011), endothelialen Verbindungen (Bazzoni & Dejana, 2004) und des endothelialen Metabolismus (Eelen et al., 2015).

Key figures

• Robert F. Furchgott
• Salvador Moncada
• William C. Sessa
• Elisabetta Dejana
• Peter Carmeliet

Seminal works

• furchgott-zawadzki-1980
• forstermann-sessa-2011
• bazzoni-dejana-2004

Frequently asked questions

Was tut das Endothel eigentlich, außer Gefäße auszukleiden?

Es reguliert aktiv den Gefäßtonus, kontrolliert die Permeabilität der Gefäßwand, nimmt den Blutfluss wahr und hilft bei der Steuerung von Gerinnung, Entzündung und dem Wachstum neuer Gefäße.

Was ist endothelabhängige Vasodilatation?

Es ist die Entspannung der vaskulären glatten Muskulatur, die ein intaktes Endothel erfordert, klassischerweise weil das Endothel Stickstoffmonoxid freisetzt, das zur glatten Muskulatur diffundiert und diese entspannt.