Endothel

Das kontinuierliche Endothel ist eine besonders undurchlässige Form der inneren Auskleidung von blutleitenden Gefäßen. Eine wichtige Funktion liegt in der Bildung einer Diffusionsbarriere zwischen Blut und Gewebe - besonders auf Kapillarebene.

Kontinuierliche Kapillaren haben eine einheitlich dünne Endothelzellschicht und besitzen keine Unterbrechungen bzw. keine Poren. Charakteristisch ist die Ausbildung von besonders dichten Zell-Zell-Kontakten (Tight Junctions) zwischen den Endothelzellen.

Hochselektive transzelluläre Transportmechanismen dienen dem Stoffaustausch durch das Endothel, das für die meisten im Blut befindlichen Substanzen und Zellen undurchlässig ist. Zusätzlich sind die Endothelzellen - außer an Kapillaren des zentralen Nervensystems - reich an sogenannten Caveolae.

Vorkommen:

• Lunge
• Skelettmuskulatur
• Thymus
• Fettgewebe
• Haut
• exokrine Drüsen
• Nervensystem (Blut-Hirn-Schranke)
• Herz

Das fenestrierte Endothel (von lateinisch: fenestra - Fenster) ist im Gegensatz zum kontinuierlichen Endothel für Wasser und kleinere hydrophile Stoffe durchlässig. Als Besonderheit besitzt dieses Endothel 20–100 nm große Fenestrierungen, die allerdings keine Diskontinuität in der Basalmembran aufweisen und nur durch sog. Diaphragmen verschlossen sind.^[1] Diese Diaphragmen sind etwa 4 nm dick, bestehen aus Extrazellulärmatrix (Heparansulfat-Proteoglykan) und weisen eine negative elektrische Ladung auf.

Eine Ausnahme soll das fenestrierte Endothel der Glomeruli in den Nieren bilden: Es besitzt nach allgemeiner Lehrmeinung keine Diaphragmen, damit eine Filtration möglich ist. Diese Hypothese wird allerdings von einigen Autoren angezweifelt.^[2]

Fenestriertes Endothel kommt unter anderem an folgenden Stellen vor:

• peritubulär in der Niere
• endokrine Organe (z.B. endokrines Pankreas)
• Darmschleimhaut
• Nasenschleimhaut
• Nierenglomerulus

Das diskontinuierliche Endothel ist eine besonders durchlässige Form des Endothels, die für die sogenannten Sinusoide charakteristisch ist. Die Durchlässigkeit basiert auf unregelmäßigen interzellulären Spalten und transzellulären Öffnungen sowie einer diskontinuierlichen Basallamina. Der Durchmesser der Sinusoide beträgt häufig 30-40 µm; dieser Wert bezeichnet das Gefäßlumen, nicht die Abstände zwischen den Endothelzellen.^[3] Daneben kommen transzelluläre Poren vor, die im Fall sogenannter Migrationsporen sogar für Blutzellen zugänglich sind. Diese besondere Architektur grobmaschiger Zellkontakte dient v.a. dem parazellulären Transport. Kapillaren mit diskontinuierlichem Endothel in den Lebersinusoiden ermöglichen einen ungehinderten Transport aller Blutbestandteile. Diskontinuierliche Kapillaren werden von manchen Autoren nochmals unterteilt in perforierte Kapillaren mit offenen Poren ohne Diaphragma (Knochenmark, Leber) und disjunkte Kapillaren mit echten endothelialen Spalten (Milz).

Vorkommen:

• Lebersinusoide
• Milzsinusoide
• Knochenmark

Endothelzellen entstehen aus mesodermalen Vorläuferzellen; der Mesodermanteil ist die wesentliche Quelle endothelialer Progenitorzellen während der frühen Embryonalentwicklung.^[4] Die Bildung des Gefäßendothels erfolgt zunächst durch Vaskulogenese, also die de-novo-Differenzierung von Angioblasten zu Endothelzellen und die Anlage eines primitiven Gefäßplexus.^[5] Anschließend entsteht und remodeliert sich das Gefäßsystem durch Angiogenese aus bereits vorhandenen Gefäßen.^[5]

Die Angaben zur Flächenausdehnung des Endothels beim Erwachsenen schwanken zwischen 1.000 und 7.000 m², sein Gewicht beträgt dabei ca. 1 bis 1,5 kg. Es setzt sich aus schätzungsweise einer Billion Zellen zusammen. Bei diesen Angaben handelt es sich nicht um Messungen, sondern um Modellrechnungen. Deshalb sind sie nur eingeschränkt aussagekräftig.

Das Endothel ist nicht nur eine einfache Begrenzung der Gefäßwand, sondern erfüllt eine Vielzahl physiologischer Funktionen. Dazu zählen unter anderem:

• Regulation des Blutdrucks, z.B. durch Bildung von Stickstoffmonoxid (NO)
• Regulation des Stoffaustauschs zwischen Geweben und Gefäßsystem
• Erhaltung der Fließfähigkeit des Blutes
• Hemmung oder Aktivierung von Gerinnungsprozessen
• Beteiligung an der Angiogenese
• Beteiligung an Entzündungsvorgängen

siehe auch: Endothelin-System

Eine endotheliale Dysfunktion gilt als Frühmanifestation der Atherosklerose und ist mit gestörter Vasodilatation, vaskulärer Inflammation und Thrombose verknüpft.^[6] Sie trägt zudem zur Entwicklung und Aufrechterhaltung der Hypertonie bei und fördert proinflammatorische sowie prothrombotische Veränderungen der Gefäßwand.^[7] Endothelschäden beeinflussen außerdem die Mikrozirkulation, indem sie den Gefäßtonus, die Barrierefunktion, die Leukozytenadhäsion und die Perfusion im Kapillarbett stören.^[7]

• Bildquelle Podcast: ChatGPT (DocCheck)