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Der wunderbare Mikrokosmos der Leber: Warum ist die Oberfläche der LSEC mit der eines Tennisplatzes vergleichbar?
In der mikroskopischen Welt der Leber spielen Leber-sinusoidale Endothelzellen (LSECs) eine entscheidende Rolle. Sie besitzen eine Oberfläche von bis zu 210 Quadratmetern, was mit einem Tennisplatz vergleichbar ist. Diese besonderen Zellen weisen nicht nur eine einzigartige Struktur auf, sondern spielen auch bei zahlreichen physiologischen Funktionen eine Schlüsselrolle.
Strukturelle Merkmale
LSECs sind Endothelzellen, die die kleinsten Blutgefäße in der Leber bilden (die Sinusoide). Obwohl ihr Volumen nur 3 % der Leberzellen ausmacht, ist ihre Oberfläche erstaunlich. Die Zellen der LSECs besitzen zahlreiche Öffnungen, sogenannte Fenestrae, mit einem Durchmesser von etwa 100 bis 150 Nanometern, die etwa 20 % der Oberfläche der LSECs einnehmen.
„Die bemerkenswerten strukturellen Merkmale der LSECs machen sie zu einem effizienten Materialfiltrationssystem und zu einem wichtigen Bestandteil des Leberstoffwechsels und der Immunfunktion.“
Diese Poren sind in sogenannten „Siebplatten“ angeordnet, die dabei helfen, die Flüssigkeit zwischen den Sinusoiden und dem Disse-Raum zu filtern und den Transport von Lipoproteinen zwischen Hepatozyten und den Sinusoiden zu erleichtern. Darüber hinaus fehlt LSECs auch eine organisierte Basalmembran, was ihre Filterfunktion weiter verbessert.
Physiologische Funktionen
LSECs spielen eine Schlüsselrolle bei der Entfernung schädlicher Substanzen aus dem Blut. Diese Zellen exprimieren mehrere phagozytische Rezeptoren, die Abfallmoleküle schnell internalisieren. Studien haben gezeigt, dass LSECs bei Ratten mehrere Arten von Scavenger-Rezeptoren exprimieren, insbesondere den wichtigsten, Stabilin 2, der ausschließlich in diesen Zellen vorkommt.
Darüber hinaus exprimieren LSECs eine Vielzahl wichtiger Rezeptoren, darunter leber-/lymphknotenspezifisches ICAM-3-grabbing-Integrin (L-SIGN) und lebersinusoidales Endothelzell-C-Typ-Lektin (LSECtin). Der Körper ist unverzichtbar für die Entfernung schädlicher Substanzen aus dem Blut.„Die reichliche Rezeptorexpression von LSECs verleiht diesen Zellen eine wichtige Rolle bei der angeborenen Immunität.“
Pathobiologie
Leberfibrose
LSECs spielen auch bei der Entwicklung einer Leberfibrose eine wichtige Rolle. Während des fibrotischen Prozesses nimmt die Porosität der LSECs ab und es entsteht eine organisierte Basalmembran, ein Phänomen, das als Tubulisierung bezeichnet wird und häufig der Entwicklung einer Leberfibrose vorausgeht.
Arteriosklerose
Chylomyel, das von Darmepithelzellen produziert wird, kann einen Durchmesser von bis zu 1.000 Nanometern erreichen und kann nicht durch die kleinen Poren von LSECs gelangen. Da Chylomikronen allmählich kleiner werden, können sie schließlich durch die kleinen Poren der LSECs gelangen und zum Stoffwechsel in die Leberzellen eintreten. Eine verringerte Durchlässigkeit, wie sie beispielsweise bei Leberzirrhose, Diabetes oder älteren Menschen auftritt, kann zu erhöhten Cholesterinwerten im Blut führen und das Risiko einer Arteriosklerose erhöhen.
Immunantwort
In Bezug auf Autoimmunerkrankungen haben Studien gezeigt, dass eine verringerte Fc-Rezeptorfunktion beim Menschen zu erhöhten Konzentrationen löslicher Immunkomplexe führt, die mit Krankheiten wie systemischem Lupus erythematodes (SLE) und Sjögren-Syndrom in Zusammenhang stehen. Diese Erkenntnisse weisen darauf hin, dass LSECs bei den Mechanismen dieser Krankheiten eine zentrale Rolle spielen.
„LSECs sind nicht nur an der angeborenen Immunität beteiligt, sondern zeigen auch adaptive Immunfunktionen, die zur Immuntoleranz der Leber beitragen.“
Lebertoxizität
LSECs können manchmal das primäre Ziel von Schäden bei einer Erkrankung namens Small Tubule Stunting Syndrome (SOS) sein. SOS ist ein pathologischer Zustand, der zu hepatozellulärer Hypoxie und Leberfunktionsstörungen führen kann. Zu den Hauptursachen zählen die Einnahme bestimmter pathogener Verbindungen und die Einnahme von Chemotherapeutika.
Ursprung und Aktualisierungen
Der normale Umsatz von LSECs wird durch LSEC-Vorläuferzellen in der Leber aufrechterhalten, und aus Knochenmark stammende Zellen können die Anzahl der LSECs bei Bedarf ebenfalls wieder auffüllen.
Bereits im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert beobachteten Forscher, dass Sinuszellen in einigen Geweben intravenös injizierte partikuläre Farbstoffe stark adsorbierten, und entwickelten allmählich das Konzept der LSECs. Man geht davon aus, dass LSECs im Laufe der Zeit mit Lebermakrophagen zusammenarbeiten und so ein Doppelzellmodell zur Abfallbeseitigung bilden.
LSECs in der Leber sind nicht nur klein, sondern spielen auch eine wichtige physiologische Rolle. Dies wirft die Frage auf, ob wir diese mikroskopischen Zellen ausreichend gut verstehen.
