Células Endoteliales

Definición

Las células endoteliales forman la barrera entre los vasos y los tejidos ( Aman et al., 2016 ). Controlan el flujo de sustancias y fluidos dentro y fuera de un tejido. Una función alterada puede provocar problemas de salud graves en todo el cuerpo. Las células endoteliales recubren los vasos sanguíneos y linfáticos, se encuentran exclusivamente en tejido vascularizado ( Bautch y Caron, 2015 ).

Morfología

Sin embargo, existen diferentes subtipos de células endoteliales. Los marcadores moleculares particulares distinguen las células endoteliales que se encuentran en los vasos linfáticos de las que se originan en los vasos sanguíneos ( Bautch y Caron, 2015 ). Las células endoteliales de varios órganos añaden otra dimensión de complejidad. Si desea describir el tamaño de las células endoteliales, debe especificar de qué tipo. Garipcan y su equipo encontraron que las células endoteliales de la arteria ilíaca tenían 13,2 ± 4,1 μm de ancho y 25,8 ± 8,5 μm de longitud ( Garipcan et al., 2010 ). Sin embargo, describieron el ancho de las células endoteliales de la arteria hepática como 4,9 ± 1,5 μm y 21,9 ± 6,6 μm de longitud.

Función

En la investigación médica, las células endoteliales ya no se ven como una barrera pasiva, sino como un tejido que cumple diversas funciones ( Michiels, 2003 ). Estos incluyen numerosos procesos, como la formación de vasos sanguíneos, la coagulación y la fibrinólisis, la regulación del tono vascular, hasta un papel en la inflamación. Las células endoteliales se originan en el mesodermo, una capa germinal que se forma en la gastrulación, una etapa de desarrollo embrionario temprano ( Bautch y Caron, 2015 ).

¿Dónde se encuentran las células endoteliales?

Las células endoteliales se pueden encontrar en todos los vasos grandes, a saber, arterias y venas, así como en los capilares ( Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al., 2002 ). Una arteria consta de tres capas (vea la ilustración de arriba): En el exterior, está revestida con la Tunica externa, un tipo de tejido conectivo. La túnica media está formada por células de músculo liso y la túnica íntima, que contiene células endoteliales, recubre la luz del vaso sanguíneo. Todas las células endoteliales comparten ciertas características moleculares: dan positivo para el factor von Willebrand (vWF), así como para la glicoproteína CD31, y dan negativo para la alfa-actina del músculo liso.

Esto también se aplica a las células endoteliales de los capilares. Aquí, las células endoteliales son de tremenda importancia para el intercambio de sustancias que incluyen oxígeno, agua y lípidos, así como para la transferencia de dióxido de carbono y urea de un tejido a un vaso y viceversa. Según el tejido y el órgano, las células endoteliales pueden variar entre sí.

El óxido nítrico gas soluble es esencial para la regulación de las células asociadas con la función de los vasos sanguíneos ( Tousoulis et al., 2012 ). El óxido nítrico es un vasodilatador y ejerce sus efectos mediante la relajación de las células del músculo liso ( Zhao et al., 2015 ). Se cree que una vía disfuncional del NO está involucrada en la enfermedad cardiovascular.

Corazón, cerebro, hígado, pulmones y riñón

En el corazón, tres tipos de células permiten la función de por vida de este órgano en funcionamiento continuo: células endoteliales, fibroblastos y cardiomiocitos ( Lim et al., 2014 ). La comunicación entre estos tipos de células permite el desarrollo, la autorregulación y la adaptación de los órganos.

La separación más rígida entre vasos y tejido se puede encontrar en el cerebro ( Stamatovic et al., 2008 ). Esta estructura se denomina barrera hematoencefálica y las uniones estrechas entre células impiden la mayor parte de la difusión paracelular. Solo las sustancias con un transportador específico son captadas por las células endoteliales cerebrales y pueden ingresar al cerebro.

En el otro extremo del espectro, las células endoteliales más permeables del cuerpo de los mamíferos se encuentran en el hígado ( Poisson et al., 2017 ). Las células endoteliales sinusoidales del hígado forman la interfaz entre el tejido hepático y la vena porta que se origina en el tracto gastrointestinal.

En los riñones, las células endoteliales juegan un papel clave en la filtración glomerular ( Satchell y Braet, 2009 ). Las fenestraciones en el endotelio permiten el paso de moléculas con un tamaño definido. Esto evita una pérdida excesiva de proteínas. Este mecanismo complementa la filtración que se produce a través de las rendijas de filtración de podocitos.

Para permitir un intercambio de gases eficiente en los pulmones, la barrera endotelial debe estar intacta ( Rounds et al., 2008 ). Además, un requisito previo para un intercambio de gases óptimo es que la superficie alveolar permanezca seca.

Patología y cáncer

Las células endoteliales son casi ubicuas en todo el cuerpo. Sin embargo, hay dos casos importantes en los que la disfunción de las células endoteliales está involucrada en la patogénesis de una afección médica. Primero, en la enfermedad de las arterias coronarias, las células endoteliales están dañadas. Por lo tanto, la generación de nuevas células vasculares para restaurar la función de los órganos después de un infarto de miocardio es de gran interés para la investigación. Comprender este proceso podría ayudar a los científicos a desarrollar terapias miocárdicas de apoyo ( He et al., 2017 ). Otro ejemplo es la aterosclerosis, donde la disfunción endotelial derivada de la inflamación crónica dentro de la pared arterial provoca un cambio patológico de los vasos sanguíneos ( Gimbrone y García-Cardeña, 2016 ).

El endotelio es crucial para el suministro de nutrientes, por lo que las células endoteliales juegan un papel importante en la progresión del cáncer ( Dudley, 2012 ). Los tumores se definen por una alta actividad de vascularización que puede dar lugar a diámetros irregulares, una anatomía frágil e incluso una estructura con fugas. Comprender la biología detrás de estos mecanismos y estudiar todos los factores y tipos de células involucrados podría ser un enfoque para desarrollar nuevas terapias antiangiogénicas. Lea la publicación de nuestro blog sobre cómo los científicos están utilizando las células endoteliales de la vena umbilical humana en la investigación del cáncer.

Bioensayos con células endoteliales

La angiogénesis y las células endoteliales sanas son importantes para prácticamente todas las funciones corporales. Los investigadores han estado trabajando en métodos para estudiar las células endoteliales in vitro durante décadas, para descifrar los diversos factores que afectan la formación de nuevos vasos sanguíneos en el cuerpo humano. Se pueden usar muchos tipos de células en la investigación de cultivos celulares (lea la publicación de nuestro blog sobre células endoteliales primarias).

El ensayo de formación de tubos in vitro permite a los científicos analizar estos procesos en cultivo celular de forma semicuantitativa. Para realizar este ensayo, las células endoteliales se colocan en placas sobre una membrana similar a un sótano y crecen túbulos en cuestión de horas. Posteriormente, los investigadores pueden analizar diferentes aspectos.

El ensayo de migración transwell, también conocido como ensayo de cámara de Boyden, se utiliza para estudiar la quimiotaxis de leucocitos ( Boyden, 1962 ; Chen, 2005 ). En resumen, las células se colocan en el compartimento superior de un dispositivo con dos cámaras y se les permite migrar a través de una membrana microporosa al compartimento inferior. Su migración a lo largo de un gradiente quimiotáctico se analiza cuantitativamente con este enfoque.

Otro ensayo bastante similar se centra en la migración de células a través de la matriz extracelular. El ensayo de invasión permite a los investigadores sacar conclusiones sobre la migración invasiva y la actividad proteolítica de las células. Estos procesos son importantes en la angiogénesis, así como en el desarrollo del cáncer y la metástasis.

Cultivo de células endoteliales PromoCell

El   cultivo in vitro de células endoteliales humanas primarias es un sistema modelo ampliamente establecido que se utiliza para investigar varias enfermedades cardiovasculares y aplicaciones de investigación del cáncer. Nuestra cartera completa de cultivos de células endoteliales consta de 12 tipos diferentes de células endoteliales humanas microvasculares y de vasos grandes con medios de crecimiento optimizados para cada tipo de célula.

• Fuentes de tejido e información de donantes
  Las células endoteliales de vasos grandes de PromoCell están disponibles en la vena y arteria umbilical, la aorta, la arteria coronaria, la arteria pulmonar y la vena safena. Nuestras células endoteliales microvasculares están disponibles en tejidos dérmicos, pulmonares, cardíacos y uterinos. Todos nuestros tipos de células provienen de donantes sanos y autorizados. La información específica del donante, como la edad, el sexo y la ubicación del tejido, está disponible para cada lote producido. Las células endoteliales de donantes enfermos (por ejemplo, diabetes, miopatías) están disponibles a pedido.
• Medios de cultivo celular: optimizados para cada tipo de célula
  Al igual que el microambiente celular es diferente para los vasos grandes y microvasculares, también lo son sus requisitos de medios. En PromoCell hemos desarrollado medios de crecimiento optimizados para los tipos de células endoteliales de vasos grandes y microvasculares. Además, ofrecemos formulaciones de medios con y sin suplemento de crecimiento de células endoteliales (ECGS), un extracto hipotalámico bovino utilizado tradicionalmente para cultivar células endoteliales sin VEGF añadido. Generalmente, VEGF conduce a una mayor proliferación de células endoteliales en cultivo. Pero, debido a sus múltiples efectos sobre el metabolismo celular, también puede interferir con ciertas configuraciones experimentales.
• Control de calidad
  Cada lote de células producido se somete a pruebas de morfología celular, tasa de adherencia, viabilidad celular, análisis de citometría de flujo para marcadores específicos de tipo celular, por ejemplo, factor von Willebrand (vWF) y CD31, así como absorción de Dil-Ac-LDL. El rendimiento del crecimiento se prueba a través de múltiples pases hasta 15 duplicaciones de población (PD) en condiciones de cultivo sin antibióticos ni antimicóticos. Además, se han analizado todas las células para determinar la ausencia de VIH-1, VIH-2, VHB, VHC, HTLV-1, HTLV-2 y contaminantes microbianos (hongos, bacterias y micoplasmas).