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. Die Endothelzellen sind über Zell-Zell-Kontakte (Tight Junctions) verbunden, die an der Blut-Hirn-Schranke besonders dicht ausgebildet sind.

Hochselektive transzelluläre Transportmechanismen dienen dem Stoffaustausch durch das Endothel, das für Makromoleküle und Blutzellen weitgehend undurchlässig ist. Wasser und kleine Moleküle können – außer im ZNS – auch parazellulär über die Interzellularspalten passieren. 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 Vergleich zum kontinuierlichen Endothel deutlich durchlässiger für Wasser und kleinere hydrophile Stoffe. 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, werden von radiären Fibrillen des Proteins PLVAP (Plasmalemma vesicle-associated protein) gebildet,^[2] sind mit Heparansulfat-Proteoglykanen assoziiert und weisen eine negative elektrische Ladung auf.

Eine Ausnahme bildet das fenestrierte Endothel der Glomeruli in den Nieren: Seine Fenestrierungen besitzen im reifen, gesunden Zustand normalerweise keine Diaphragmen, was die hohe Wasserdurchlässigkeit für die glomeruläre Filtration begünstigt. Die Fenestrierungen sind allerdings nicht vollständig offen, sondern von einer Glykokalyx ausgefüllt, die als Bestandteil der glomerulären Filtrationsbarriere gilt.^[3]

Fenestriertes Endothel kommt u.a. 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.^[4] Daneben kommen transzelluläre Poren vor, die im Fall sogenannter Migrationsporen sogar für Blutzellen zugänglich sind. Je nach Organ überwiegt dabei der Transport durch transzelluläre Öffnungen (Leber, Knochenmark) oder durch interzelluläre Spalten (Milz). Das diskontinuierliche Endothel der Lebersinusoide ermöglicht einen ausgeprägten Übertritt von Flüssigkeit, gelösten Stoffen, Plasmaproteinen und kleineren Lipoproteinen in den Disse-Raum. Große Partikel wie Chylomikronen werden dagegen zurückgehalten. 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.^[5] Die Bildung des Gefäßendothels erfolgt zunächst durch Vaskulogenese, also die de-novo-Differenzierung von Angioblasten zu Endothelzellen und die Anlage eines primitiven Gefäßplexus.^[6] Anschließend entsteht und remodeliert sich das Gefäßsystem durch Angiogenese aus bereits vorhandenen Gefäßen.^[6]

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 10 Billionen (10¹³) 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.^[7] Sie trägt zudem zur Entwicklung und Aufrechterhaltung der Hypertonie bei und fördert proinflammatorische sowie prothrombotische Veränderungen der Gefäßwand.^[8] Endothelschäden beeinflussen außerdem die Mikrozirkulation, indem sie den Gefäßtonus, die Barrierefunktion, die Leukozytenadhäsion und die Perfusion im Kapillarbett stören.^[8]

• Bildquelle Podcast: ChatGPT (DocCheck)