Специализации и модификации эпителия

Эпителиальные клетки часто модифицируют свою апикальную поверхность для выполнения специализированных задач. Микроворсинки значительно увеличивают площадь поверхности для абсорбции, подвижные реснички перемещают жидкость и частицы по поверхности, а стереоцилии (очень длинные микроворсинки) выполняют сенсорные и абсорбционные функции. Вместе с поверхностным гликокаликсом эти апикальные специализации адаптируют базовую эпителиальную клетку к конкретным требованиям ее расположения.

Definition

Эпителиальные специализации — это структурные модификации эпителиальных клеток — главным образом апикальные поверхностные выпячивания, такие как микроворсинки, реснички и стереоцилии, а также поверхностный гликокаликс, — которые адаптируют клетку для абсорбции, поверхностного транспорта или сенсорной функции.

Scope

Тема охватывает основные апикальные поверхностные специализации эпителия — микроворсинки и щеточную кайму, подвижные реснички, стереоцилии и гликокаликс — описывая их структуру и функции, которые они поддерживают. Это справочник по описательной гистологии и клеточной биологии, который не содержит клинических инструкций.

Core questions

• Какие апикальные специализации образуют эпителиальные клетки и для чего предназначена каждая из них?
• Чем микроворсинки отличаются от ресничек и от стереоцилий по структуре и функции?
• Как подвижные реснички перемещают жидкость по эпителиальной поверхности?
• Что такое щеточная кайма и почему она важна для абсорбции?

Key concepts

• Микроворсинки и щеточная кайма (актиновый кортекс, абсорбция)
• Подвижные реснички (аксонема, транспорт жидкости и слизи)
• Стереоцилии (длинные микроворсинки; сенсорные и абсорбционные функции)
• Гликокаликс
• Апикально-базальная полярность, направляющая специализацию поверхности
• Увеличение площади поверхности
• Скоординированное биение ресничек

Mechanisms

Апикальные специализации возникают потому, что полярность эпителия ограничивает их свободную поверхность. Микроворсинки представляют собой пальцевидные выпячивания, поддерживаемые пучками актиновых филаментов; плотно упакованные, они образуют щеточную (исчерченную) кайму, которая увеличивает площадь поверхности для абсорбции в таких тканях, как кишечник и почечные канальцы. Подвижные реснички содержат аксонему на основе микротрубочек, скоординированное биение которой перемещает вышележащую жидкость и слизь по поверхности, как в дыхательных и репродуктивных путях; структурные дефекты аксонемы нарушают этот транспорт и лежат в основе цилиопатий (Fliegauf et al., 2007). Стереоцилии — это необычно длинные, актин-содержащие микроворсинки, обнаруживаемые в таких местах, как придаток яичка и сенсорные волосковые клетки внутреннего уха. Эти поверхностные функции действуют над апикальным межклеточным комплексом, который поддерживает полярность, ограничивающую их (Anderson and Van Itallie, 2009).

Clinical relevance

Потеря или нарушение функции апикальных специализаций может ухудшить абсорбцию или поверхностный клиренс, а наследственные дефекты ресничек приводят к узнаваемым клиническим картинам. Такие взаимосвязи суммируются в качестве основы для понимания функции эпителия и не предлагаются в качестве диагностических или лечебных рекомендаций.

Evidence & guidelines

Структура и функция апикальных эпителиальных специализаций хорошо изучены с помощью электронной микроскопии и клеточной биологии и последовательно представлены в стандартных справочниках (Mescher, 2018; Ross and Pawlina, 2020), при этом механизмы ресничек взяты из молекулярной литературы (Fliegauf et al., 2007).

History

Световая микроскопия распознала такие особенности, как щеточная кайма и реснитчатые поверхности, задолго до того, как была понята их основа; электронная микроскопия затем выявила актиновые ядра микроворсинок и стереоцилий, а также аксонему микротрубочек ресничек. Молекулярная генетика позднее связала специфические компоненты аксонемы с функцией ресничек и с цилиопатиями, связав классические описания поверхности с механизмом.

Key figures

• Heymut Omran
• Manfred Fliegauf

Seminal works

• fliegauf-2007

Frequently asked questions

В чем разница между микроворсинками, ресничками и стереоцилиями?

Микроворсинки — это короткие, поддерживаемые актином выпячивания, которые увеличивают абсорбционную площадь поверхности; реснички длиннее, основаны на микротрубочках и (когда подвижны) бьются, чтобы перемещать поверхностную жидкость; стереоцилии — это очень длинные микроворсинки с актиновым ядром, которые выполняют абсорбционные или сенсорные функции и, несмотря на название, не являются истинными ресничками.

Что такое щеточная кайма?

Щеточная кайма (или исчерченная кайма) — это плотный слой микроворсинок на апикальной поверхности абсорбирующих клеток, таких как клетки тонкого кишечника и проксимальных канальцев почек, который значительно увеличивает площадь поверхности, доступную для абсорбции.