Epitelio intestinal

El epitelio intestinal es la capa unicelular que forma la superficie luminal (revestimiento) tanto del intestino delgado como del intestino grueso (colon) del tracto gastrointestinal . Compuesto por epitelio cilíndrico simple, sus funciones principales son la absorción y la secreción. Las sustancias útiles se absorben en el organismo y se restringe la entrada de sustancias nocivas. Las secreciones incluyen mucinas y péptidos .

Las células absorbentes del intestino delgado se conocen como enterocitos , y en el colon como colonocitos . Los otros tipos celulares son las células secretoras: células caliciformes , células de Paneth , células enteroendocrinas y células en penacho . Las células de Paneth están ausentes en el colon. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Como parte de su función protectora, el epitelio intestinal constituye un componente importante de la barrera mucosa intestinal . Ciertas enfermedades y afecciones son causadas por defectos funcionales en el epitelio intestinal. Por otro lado, diversas enfermedades y afecciones pueden provocar su disfunción, lo que a su vez puede dar lugar a complicaciones adicionales.

El epitelio intestinal forma parte de la mucosa . Se trata de un epitelio cúbico simple compuesto por una sola capa de células, mientras que las otras dos capas de la mucosa, la lámina propia y la muscularis mucosae , lo sostienen y se comunican con él. Para contener de forma segura el contenido de la luz intestinal , las células del epitelio se unen mediante uniones estrechas , formando así una membrana continua y relativamente impermeable.

Las células epiteliales se renuevan continuamente cada 4-5 días mediante un proceso de división, maduración y migración celular. Esta renovación depende de las células proliferativas ( células madre ) que residen en la cripta (base) de las glándulas intestinales (invaginaciones epiteliales en el tejido conectivo subyacente). ^{[ 3 ]} Tras formarse en la base, las nuevas células migran hacia arriba y fuera de la cripta, madurando en el camino. Finalmente, sufren apoptosis y se desprenden hacia la luz intestinal. ^{[ 4 ]} De esta forma, el revestimiento del intestino se renueva constantemente mientras que el número de células que componen la capa epitelial permanece constante. ^{[ 5 ]}

En el intestino delgado, la capa mucosa está especialmente adaptada para proporcionar una gran superficie con el fin de maximizar la absorción de nutrientes. La expansión de la superficie de absorción, 600 veces mayor que la de un simple tubo cilíndrico, se logra mediante tres características anatómicas: ^{[ 6 ]}

• Los pliegues circulares son pliegues transversales que ralentizan el paso del contenido luminal y sirven para triplicar la superficie total.
• Las vellosidades y las glándulas intestinales sirven para aumentar la superficie de la mucosa diez veces. (Veluca intestinal)
• Las microvellosidades que recubren la superficie apical de los enterocitos aumentan la superficie de absorción veinte veces. Estas numerosas proyecciones microscópicas (de 100 nanómetros de diámetro) en forma de dedo forman un borde en cepillo ondulado .

El borde en cepillo en la superficie apical de las células epiteliales está cubierto por el glicocálix , que está compuesto por oligosacáridos unidos a glicoproteínas y glicolípidos de membrana . ^{[ 7 ]}

Componentes estructurales de las uniones celulares

Importante para la función de barrera del epitelio intestinal, sus células están unidas de forma segura entre sí por cuatro tipos de uniones celulares que pueden identificarse a nivel ultraestructural : ^{[ 15 ] [ 16 ]}

• Uniones comunicantes
• Desmosomas
• Uniones adherentes
• uniones estrechas

Uniones comunicantes

Las uniones comunicantes acercan las células adyacentes a una distancia de hasta 2 nanómetros. Se forman mediante la unión de varias proteínas homólogas codificadas por la familia de genes de las conexinas , que conforman un complejo multiproteico . La estructura molecular de este complejo es un hexámero . Este complejo, incrustado en las membranas celulares de las dos células unidas, forma un canal o espacio entre las seis proteínas. Este canal permite el paso de diversas moléculas , iones e impulsos eléctricos entre las dos células. ^{[ 17 ]}

Desmosomas

Estos complejos, que consisten en proteínas de adhesión transmembrana de la familia de las cadherinas , unen células adyacentes a través de sus citoesqueletos . ^{[ 18 ]} Los desmosomas dejan un espacio de 30 nanómetros entre las células. ^{[ 17 ]}

Uniones adherentes

Las uniones adherentes, también llamadas zónulas adherentes, son complejos multiproteicos formados por proteínas de las familias de la catenina y la cadherina. Se localizan en la membrana en los puntos de contacto entre las células. Se forman mediante interacciones entre proteínas adaptadoras intracelulares , proteínas transmembrana y el citoesqueleto de actina de las células. Además de su función de unir células adyacentes, estos complejos son importantes para regular la migración epitelial, la polaridad celular y la formación de otros complejos de unión celular. ^{[ 16 ]}

uniones estrechas

Las uniones estrechas, también llamadas zónula oclusiva, son los componentes más importantes del epitelio intestinal para su función de barrera. ^{[ 19 ]} Estos complejos, formados principalmente por miembros de las familias de claudina y ocludina , constan de aproximadamente 35 proteínas diferentes, ^{[ 15 ]} forman una cinta continua en forma de anillo alrededor de las células y se localizan cerca de los bordes de las membranas lateral y apical. ^{[ 16 ]}

Los dominios extracelulares de las proteínas transmembrana en células adyacentes se conectan entre sí para formar un sello hermético. Estas interacciones incluyen aquellas entre proteínas en la misma membrana ("cis") y proteínas en células adyacentes ("trans"). Además, las interacciones pueden ser homofílicas (entre proteínas idénticas) o heterofílicas (entre proteínas diferentes). ^{[ 16 ]}

De forma similar a las uniones adherentes, los dominios intracelulares de las uniones estrechas interactúan con diferentes proteínas de andamiaje , proteínas adaptadoras y complejos de señalización para regular la unión del citoesqueleto, la polaridad celular, la señalización celular y el tráfico vesicular. ^{[ 16 ]}

Las uniones estrechas proporcionan un sello angosto pero modificable entre células adyacentes en la capa epitelial y, por lo tanto, permiten el transporte paracelular selectivo de solutos. ^{[ 16 ]} Si bien antes se pensaba que eran estructuras estáticas, ahora se sabe que las uniones estrechas son dinámicas y pueden cambiar el tamaño de la abertura entre las células, adaptándose así a los diferentes estados de desarrollo, fisiologías y patologías. ^{[ 19 ]} Funcionan como una barrera paracelular selectiva y semipermeable entre los compartimentos apical y basolateral de la capa epitelial. Su función es facilitar el paso de iones pequeños y solutos hidrosolubles a través del espacio paracelular, impidiendo el paso de antígenos luminales, microorganismos y sus toxinas. ^{[ 16 ]}

El epitelio intestinal posee una estructura anatómica compleja que facilita la motilidad y la coordinación de las funciones digestivas, de absorción, inmunológicas y neuroendocrinas. ^{[ 20 ]}

El moco secretado por las células caliciformes actúa como lubricante y protege la capa de células epiteliales contra la irritación causada por el contenido de la mucosa. ^{[ 21 ]}

Tradicionalmente, las células de las criptas se consideraban principalmente células secretoras, mientras que los enterocitos se consideraban principalmente células de absorción. Sin embargo, estudios recientes han cuestionado esta división funcional clásica y han demostrado que tanto las células de la superficie como las de las criptas pueden realizar funciones secretoras y de absorción, y que, de hecho, estas funciones pueden ocurrir simultáneamente. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

Permeabilidad transcelular

Este proceso consiste en el transporte específico de solutos a través de las células epiteliales. Está regulado principalmente por la actividad de transportadores especializados que translocan electrolitos, aminoácidos, azúcares, ácidos grasos de cadena corta y otras moléculas específicas hacia dentro o hacia fuera de la célula. ^{[ 16 ]}

La barrera formada por el epitelio intestinal separa el ambiente externo (el contenido de la luz intestinal ) del cuerpo ^{[ 16 ]} y es la superficie mucosa más extensa e importante del cuerpo. ^{[ 19 ]}

El epitelio intestinal cumple varias funciones cruciales, exhibiendo características tanto inmunitarias innatas como adaptativas. Monitorea de cerca su entorno intracelular y extracelular, comunica mensajes a las células vecinas e inicia rápidamente medidas activas de defensa y reparación, si es necesario. ^{[ 25 ]} Por un lado, actúa como barrera, impidiendo la entrada de sustancias nocivas como antígenos extraños , toxinas y microorganismos . ^{[ 15 ] [ 16 ]} Por otro lado, actúa como filtro selectivo que facilita la absorción de nutrientes dietéticos , electrolitos , agua y otras sustancias beneficiosas del lumen intestinal. ^{[ 16 ]}

Cuando se pierde la integridad de la barrera intestinal, aumenta la permeabilidad intestinal y puede producirse el paso incontrolado de sustancias nocivas. Esto puede conducir, según la predisposición genética del individuo, al desarrollo de inflamación , infección , alergias , enfermedades autoinmunes o cáncer , ya sea en el propio intestino o en otros órganos. ^{[ 20 ]}

Aunque funcionan principalmente como parte del sistema digestivo , los enterocitos del epitelio intestinal también expresan receptores tipo Toll y proteínas del dominio de oligomerización de nucleótidos que reconocen diversos tipos de microbios y contribuyen a la función del sistema inmunitario . ^{[ 26 ] [ 27 ]} Por lo tanto, el epitelio intestinal no solo sirve como una barrera física que separa la luz intestinal del cuerpo propiamente dicho, sino que también lleva a cabo funciones de reconocimiento de patógenos como parte del sistema inmunitario intrínseco .

La pérdida de integridad del epitelio intestinal desempeña un papel patogénico clave en la enfermedad inflamatoria intestinal (EII). ^{[ 28 ]} Los cambios en la composición de la microbiota intestinal son un factor ambiental importante en el desarrollo de la EII. Los cambios perjudiciales en la microbiota intestinal inducen una respuesta inmunitaria inapropiada (descontrolada) que provoca daños en el epitelio intestinal. Las rupturas en esta barrera crítica (el epitelio intestinal) permiten una mayor infiltración de la microbiota que, a su vez, desencadena más respuestas inmunitarias. La EII es una enfermedad multifactorial que, sin embargo, está impulsada en parte por una respuesta inmunitaria exagerada a la microbiota intestinal que causa defectos en la función de la barrera epitelial. ^{[ 29 ]}

Los ácidos biliares son componentes normales del contenido luminal del tracto gastrointestinal , donde pueden actuar como detergentes fisiológicos y reguladores de la homeostasis del epitelio intestinal . ^{[ 30 ]} La exposición excesiva y prolongada de las células epiteliales intestinales a los ácidos biliares puede causar estrés oxidativo, lo que conduce a daño oxidativo del ADN y mutación carcinogénica . ^{[ 31 ]}

• Barrera de la mucosa intestinal
• Permeabilidad intestinal