Śródbłonek to kluczowy element naczyń krwionośnych, pełniący ważne funkcje w sercu. Jego zdolność do regulacji przepływu krwi i procesu krzepnięcia ma istotne znaczenie dla zdrowia sercowego. Wiedza o antygenach i białkach śródbłonka, takich jak CD34 czy CD31, jest kluczowa dla zrozumienia mechanizmów sercowych, zwłaszcza w pediatrii.
Spis treści
- Czym jest śródbłonek?
- Funkcje śródbłonka
- Antygen CD34
- Antygen CD31
- Czynnik von Willebranda
- Endoglina/antygen CD105
- Tlenek azotu (NO) – rola i funkcja w organizmie
- Antygen CD44
- Białko GDF-1
Czym jest śródbłonek?
Śródbłonek jest podstawowym elementem wytwarzającym błonę wewnętrzną naczynia. W aspekcie unaczynienia mięśnia sercowego, śródbłonek wyściełający naczynia krwionośne w tym narządzie posiada charakter ciągły. Ma również kształt ściśle do siebie przylegających komórek, silnie spłaszczonych, ułożonych swoją długą osią równolegle do osi naczynia.
Funkcje śródbłonka
Funkcja śródbłonka opiera się o jego funkcję barierową i wydzielniczą. Funkcja barierowa związana jest z odgraniczeniem przedziału naczyniowego od pozanaczyniowego. Jest to kluczowy aspekt w utrzymaniu prawidłowego ciśnienia onkotycznego krwi. Odgrywa również ważna rolę w kontrolowanym transporcie składników odżywczych oraz przemieszczaniu się komórek układu immunologicznego (monocytów i limfocytów). Gazy oddechowe przemieszczają się przez tę barierę na zasadzie prostej dyfuzji, a kierunek transportu jest uwarunkowany występującą różnicą stężeń.
Śródbłonek – Funkcja wydzielnicza komórek
Funkcja wydzielnicza komórek śródbłonka polega na głównie na syntezie. Opiera się również na uwalnianiu wazoaktywnych peptydów oraz biologicznie aktywnych cząsteczek biorących udział w regulacji napięcia ściany naczyń, przepływu krwi oraz procesu krzepnięcia. Ważną kwestią jest także uwalnianie czynników regulujących przepuszczalność ściany naczyń, czynników wzrostu, prozapalnych cytokin oraz związków odpowiedzialnych za powstawanie nowych naczyń.
Najważniejszym związkiem wydzielanym przez śródbłonek jest tlenek azotu (NO). Jest on odpowiedzialny za relaksację ściany naczynia oraz migrację komórek mięśniowych naczynia do błony wewnętrznej. Jak już wcześniej wspomniano, funkcja komórek śródbłonka można rozpatrywać w aspekcie pełnienia funkcji barierowej i wydzielniczej. W podobny zatem sposób można również grupować oraz opisywać białka markerowe komórek śródbłonka.
Śródbłonek – Funkcja barierowa komórek
Funkcja barierowa komórek śródbłonka polega na utrzymaniu integralności błony wewnętrznej naczynia. Definiuje się ją ekspresją antygenów CD34, CD31 oraz czynnika von Willebranda. Na osobną uwagę zasługuje antygen CD105, który jest markerem niedojrzałych (progenitorowych) komórek śródbłonka. Obecność tego białka w błonie wewnętrznej naczyń jest pośrednim dowodem na zwiększony obrót komórek śródbłonka. Wiąże się z tym również zwiększony potencjał regeneracyjny. Ten, z kolei, można traktować jako wykładnik angiogenezy.
Podstawowym markerem opisującym funkcje wydzielniczą śródbłonka jest ekspresja śródbłonkowej syntazy tlenku azotu (eNOS, endothelial nitric oxide synthase). Natomiast potencjał angiogenny komórek śródbłonka, przekładający sie na liczbę i gęstość naczyń krwionośnych. Może być on definiowany ekspresją antygenu CD44 oraz białka GDF-15.
Przeczytaj również: Unaczynienie mięśnia sercowego i budowa serca
Antygen CD34
Antygen CD34 występuje na powierzchni komórek hematopoetycznych szpiku kostnego oraz na komórkach śródbłonka. Jest białkiem transbłonowym o masie cząsteczkowej 115kD. Gen kodujący CD34 znajduje się na chromosomie 1 (1q32). Według niektórych autorów CD34 pełni rolę inhibitora procesów dojrzewania komórek hematopoetycznych. Pełni również ważną rolę w adhezji limfocytów do węzłów chłonnych. Wykazano, że antygen CD34 ułatwia migrację krążących komórek efektorowych układu immunologicznego (monocyty, limfocyty) do pozanaczyniowych tkanek objętych procesem zapalnym. Poza dojrzałymi komórkami śródbłonka, ekspresję CD34 obserwuje się w początkowych stadiach rozwoju progenitorowych komórek śródbłonka. Ekspresję obserwuje się również we wczesnych etapach tworzenia i różnicowania naczyń krwionośnych.
Antygen CD31
Ekspresja antygenu CD31 występuje wyłącznie na ciągłych śródbłonkach naczyń krwionośnych. Jest białkiem przezbłonowym o masie cząsteczkowej 130 kD. Gen dla antygenu CD31 znajduje się na chromosomie 17. Obecny jest na powierzchni komórek śródbłonka, płytkach krwi, makrofagach, komórkach Kupffera, granulocytach, limfocytach, osteoblastach oraz neutrofilach. Pełni rolę w interakcjach adhezyjnych pomiędzy sąsiadującymi komórkami śródbłonka oraz pomiędzy leukocytami a śródbłonkiem.
Białko to należy do nadrodziny immunoglobulin – PECAM (Platelet Endothelial Cell Adhesion Molecule – płytkowo – śródbłonkowa cząsteczka adhezji komórkowej). Jego ekspresję można zauważyć w wielu nowotworach, w tym naczyniakach, a także nowotworach histocytarnych. Jest także spotykany w mięsaku Kaposiego . Pełni znaczącą rolę w ocenie stopnia angiogenezy guza, może zatem świadczyć o szybkości nowotworzenia i rokowaniu.
Komórki nowotworowe wydają się wykorzystywać działanie proangiogenne i antyapoptyczne antygenu CD31 jako swojego źródła przetrwania. Białko to bierze również udział w procesie gojenia ran. Wobec powyższego, ze względu na swoje właściwości, jest jednym z najlepszych antygenów oceniających stopień dojrzałości naczyń oraz umożliwia pomiar ich gęstości w tkankach.
Sprawdź również nasz wpis: Szmer na sercu u dzieci i u noworodków
Czynnik von Willebranda
Czynnik von Willebranda (von Willebrand factor, vWF) to polimeryczna glikoproteina, znajdująca się w osoczu, o masie cząsteczkowej od 500kD do prawie 10000kD, zbudowana z kilku podjednostek o masie 250kD każda. Produkuje się ją przez śródbłonek w ciałkach Werbel-Palade’a, megakariocytach (alfa – ziarnistości płytek) oraz w aparacie Golgiego.
Białko to pełni główną rolę w adhezji trombocytów do uszkodzonego śródbłonka. Służy jako transporter czynnika VIII w osoczu chroniąc go tym samym przed wpływem enzymów proteolitycznych. Według niektórych autorów bierze czynny udział w tworzeniu przerzutów komórek nowotworowych, stwierdzono jego wysoki poziom w zaawansowanym stadium choroby nowotworowej.
Czynnik vWF jest jednym z zaledwie kilku białek, które transportują antygeny grup krwi ABO. Odgrywa ważną rolę w krzepnięciu krwi. W związku z tym, jego niedobór lub zaburzenia funkcji, prowadzą do nadmiernego krwawienia (choroba von Willebranda). Jest to najbardziej widoczne w tkankach z wąskimi naczyniami a wysokim ciśnieniem przepływowym krwi. Czynnik von Willebranda może być zatem z jednej strony traktowany jako marker dojrzałych komórek śródbłonka, a z drugiej, jako wyznacznik ich funkcji wydzielniczej. Pojedyncze prace wskazują, że pomiar osoczowego stężenia propeptydu dla czynnika von Willebranda, jest markerem o wysokiej czułości wczesnego uszkodzenia śródbłonka.
Endoglina/antygen CD105
Endoglina (ENG/antygen CD105) jest transbłonowym białkiem o masie wynoszącej ok. 180kD. Gen kodujący antygen CD105 znajduje się na chromosomie 9 (9q34) i zawiera 14 egzonów. Dotychczas poznane zostały dwie izoformy endogliny: L-CD105 oraz S-CD105. Ekspresja CD105 jest obecna głównie na komórkach śródbłonka. Powstają one w obrębie zmienionych zapalnie tkanek, nowotworów lub tkanek regenerujących się. Jest białkiem zaangażowanym w angiogenezę oraz dojrzewanie naczyń krwionośnych.
W tkankach ludzkich wykazuje również ekspresję w komórkach syncytiotrofoblastu łożyska. Co ciekawe, pozytywną ekspresję można zaobserwować w aktywowanych monocytach, makrofagach, prekursorach erytrocytów, fibroblastach, komórkach mezangium, komórkach dendrytycznych i melanocytach. Osoczowe stężenie rozpuszczalnej formy białka CD105 pozytywnie koreluje ze stopniem proliferacji ludzkich komórek śródbłonkowych żyły pępowinowej (HUVEC) i wykazuje nadekspresję w komórkach śródbłonka nowo powstałych naczyń guzów nowotworowych.
W porównaniu do antygenów CD34, CD31 oraz czynnika von Willebranda, antygen CD105 jest markerem progenitorowych komórek śródbłonka, którego ekspresja zanika w komórkach dojrzałych. Oznacza to tym samym, że o ile ekspresja antygenu CD34 może być wykładnikiem zarówno niedojrzałych jak i dojrzałych komórek śródbłonka, o tyle ekspresja CD105 jest ograniczona wyłącznie do puli komórek niedojrzałych.
Tlenek azotu (NO) – rola i funkcja w organizmie
Jak już wcześniej przytaczano, najbardziej istotnym mediatorem wydzielanym przez śródbłonek jest tlenek azotu (NO). Podstawową funkcją tlenku azotu jest rola wazodylatacyjna – rozszerzanie naczyń krwionośnych poprzez relaksację komórek mięśniowych w obszarze błony środkowej. Kompleksowe działanie tlenku azotu na funkcjonowanie naczyń krwionośnych jest jednak znacznie bardziej złożone. Związek ten, w aspekcie długotrwałego wpływu na stan naczyń krwionośnych, jest najsilniejszym czynnikiem doprowadzającym do migracji komórek mięśniowych gładkich do błony wewnętrznej naczynia.
Może to doprowadzić do przerostu tej błony oraz ograniczania światła naczynia. Przeciwstawna funkcja NO jest zapewne związana z potrzebą utrzymania lokalnej homeostazy naczyń krwionośnych. W aspekcie przetrwałego niedotlenienia tkanki, bądź zwiększonego zapotrzebowania na tlen, działanie to może mieć jednak wpływ niekorzystny. Sytuację tę pogarsza fakt, że syntaza tlenku azotu jest białkiem, którego ekspresja jest stwierdzana w obrębie dojrzałych jak i niedojrzałych komórek śródbłonka. Z uwagi na ww. charakter ekspresji syntazy tlenku azotu, marker ten wykorzystano jako czynnik umożliwiający oszacowanie całkowitej liczby naczyń krwionośnych w danym obszarze badanej tkanki, co było punktem wyjścia do obliczania liczby naczyń pozytywnych (w zakresie ekspresji CD34, CD31, vW oraz CD105) w poszczególnych rodzajach wad wrodzonych serca.
Antygen CD44
Antygen CD44 należy do rodziny komórek adhezyjnych receptorów kwasu hialuronowego, zaangażowanych w dystrybucję leukocytów. Jest glikoproteiną o masie cząsteczkowej 44kD, tworzącą receptor dla kwasu hialuronowego. Występuje na powierzchni fibroblastów, limfocytów i komórek śródbłonka. Odgrywa znaczącą rolę w mediacjach między-komórkowych, jest zaangażowany w proliferację śródbłonka, migrację i angiogenezę. Pełni funkcję mediatora pomiędzy adhezją limfocytów do komórek śródbłonka w miejsca stanu zapalnego u myszy jak i w ludzkich chorobach autoimmunologicznych. Dowiedziono również, że CD44 jest wskaźnikiem przeżycia u pacjentek z nabłonkowymi nowotworami jajnika.
Białko GDF-15
Białko GDF-15 (growth differentiation factor 15) jest peptydem o masie cząsteczkowej 40kD. Początkowo nazwano go cytokiną hamujacą makrofagi 1. W warunkach fizjologicznych jest obecny w niewielkich ilościach w nerce, trzustce, gruczole krokowym, wątrobie, w większej ilości w łożysku. Produkuje się go jako propeptyd o masie cząsteczkowej 40kD, a następnie N-końcowy odcinek jest oddzielany. Aktywna forma to dwuczłonowa proteina z mostkiem dwusiarczkowym o masie 30 kD. Odpowiada za programowanie śmierci i przeżycia komórki. Jego ekspresja występuje w czasie angiogenezy na powierzchni śródbłonka naczyń niedojrzałych, uszkodzonych, a także ulegających przebudowie.
Panel antygenów CD34, CD31, CD105 oraz czynnik von Willebranda jest zestawem umożliwiającym określanie nie tylko liczby (gęstości) naczyń krwionośnych w danej tkance, ale również dostarczeniu wielu wartościowych informacji dotyczących stopnia dojrzałości komórek śródbłonka oraz stopnia ich metabolizmu o ile wartości ekspresji ww. czynników porówna się do stopnia obecności w śródbłonku syntazy tlenku azotu, antygenu CD44 oraz białka GDF-15.
Zachęcamy do lektury pozostałych wpisów na blogu pediatryczno-kardiologicznym PWPEDIATRIA.
W razie pojawienia się niepokojących objawów związanych z zaburzeniami pracy serca i wszelkimi innymi problemami kardiologicznymi należy zgłosić się do lekarza. Sprawdź zakres naszych usług i umów się na wizytę przez stronę: Kardiolog dziecięcy Poznań
