Interstitiële cel van Cajal
Interstitiële cellen van Cajal (ICC) zijn interstitiële cellen die in het maag-darmkanaal van de slokdarm tot de endeldarm voorkomen. Ze komen ook voor in de urineblaas van verschillende diersoorten.[1] Interstitiele cellen zijn cellen die tussen andere cellen liggen. Ze zijn vernoemd naar Santiago Ramón y Cajal.[2]
Er zijn verschillende soorten ICC met verschillende functies. ICC en een ander type interstitiële cellen, bekend als plaatjesafgeleide groeifactorreceptor-alfa (PDGFRα)-cellen, zijn elektrisch gekoppeld aan gladde spiercellen via gap junctions, die samenwerken als een SIP-functioneel syncytium.[3] Myenterische interstitiële cellen van Cajal (ICC-MY) dienen als pacemakercellen die de bio-elektrische processen genereren die bekend staan als trage golven.[4] Deze geleiden het trage-golfpotentiaal naar gladde spiercellen en veroorzaken afwisselende samentrekking en ontspanning van de spierwand, waardoor voedsel door het maagdarmkanaal wordt verplaatst.[5][6]
Deze cellen hebben een klein cellichaam, vaak driehoekig of stellaatvormig, met verschillende lange uitlopers die zich vertakken in secundaire en tertiaire uitlopers. Deze uitlopers komen vaak in contact met gladde spiercellen. Ze vertonen samentrekkingsgedrag in zowel het cellichaam als de uitlopers. De cellen hebben talrijke mitochondriën, instulpingen van het celmembraan, een onderbroken basaal membraan, overvloedige intermediaire filamenten, een matig ontwikkeld golgicomplex, weinig ribosomen en zowel een ruw als glad endoplasmatisch reticulum. Ze hebben talrijke gap junctions, zowel met elkaar, waarbij een netwerk door de darmwand wordt gevormd, als met gladde spiercellen en nauwe contacten met varicosities. Een varicosites is een neuro-effectorverbinding, die een plaats is waar een motorische zenuwcel een neurotransmitter vrijgeeft om een doelcel (niet-neuronale cel) te beïnvloeden. Ze werken als een synaps.
De interstitiële cellen van Cajal zijn afkomstig van het mesoderm,[7] in tegenstelling tot de enterische zenuwcellen die ontstaan uit de cellen van de neurale lijst.
Anatomie
Interstitiële cellen van Cajal van het maag-darmkanaal kunnen gekleurd worden met methyleenblauw en zilverchromaat, waarbij de Plexus myentericus en het glad spierweefsel worden gekleurd. Ze kunnen ook immunohistochemisch gekleurd worden met Tyrosine-protein kinase KIT (CD117). De cellen hebben een aantal verschillende morfologische eigenschappen in de verschillende delen van het maag-darmkanaal.[8] [9]
Lichtmicroscopische eigenschappen
Onder de lichtmicroscoop vertoont de interstitiële cel van Cajal (ICC) een spoelvormige of driehoekige structuur met dunne polaire cytoplasmatische uitlopers. Het ICC heeft zowel een goed ontwikkeld glad als ruw endoplasmatisch reticulum.
Het vertoont gap junctions die het verbinden met gladde spiercellen en andere aangrenzende ICC's.[10]
CIC-cellen werden decennialang gekarakteriseerd met behulp van morfologische criteria, totdat werd ontdekt dat ze de receptortyrosinekinase tot expressie brachten, met name het KIT CD117-eiwit. Labeling met antilichamen tegen KIT toonde aan dat de meerderheid van de Kit-positieve cellen in de darm CIC waren.[11]
[12]
[13]
Interstitiële cellen van Cajal (ICC) subpopulaties [13]
- Subserosaal ICC
- Myenterisch ICC
- Intramusculair ICC
- Diepe musculaire plexus ICC
- Septum ICC
- Submucosaal ICC
Groepering van ICC-celnetwerken binnen de lagen
- Submucosaal ICC-SM-netwerk (submucosaal), oppervlak van de circulaire spier van de dikke darm.
- Intramusculair ICC-IM-netwerk (intramusculair), ICC-DMP (diepmusculaire plexus) en
- Intermusculair ICC-MY-netwerk (myenterisch)
SMP ICC (submucosale plexus), ICC IM (intramusculair), ICC MP (musculaire plexus), ICC SS (subserosa).
Interstitiële celnetwerken (ICC's) variëren in de darm, van de maag tot de dikke darm, en variëren per diersoort.[14]
Functie
Intramusculaire interstitiële cellen van Cajal (ICC-IM) zijn betrokken bij het mediëren van reacties op neurotransmissie.[15] Neurotransmissie is het proces waarbij neurotransmitters worden vrijgegeven door het axonuiteinde van een zenuwcel (de presynaptische zenuwcel) en zich binden aan en reageren met de receptoren op de dendrieten van een andere zenuwcel (de postsynaptische zenuwcel) dat zich op korte afstand bevindt.
Alle ICC in het maag-darmkanaal brengen calcium-geactiveerde chloridekanalen tot expressie, gecodeerd door het gen ANO1 (Anoctamin-1). Deze kanalen worden geactiveerd door de afgifte van calcium in ICC en zijn belangrijk voor zowel de pacemakeractiviteit van ICC als hun reacties op neurotransmitters. Een recente review merkte op dat carbachol de ICC-activiteit via dit kanaal verhoogt.[16][17] ANO1-knockoutmuizen produceren geen langzame golven en ANO1-kanaalremmers blokkeren langzame golven.[16]
Er wordt gedacht dat ICC ook aanwezig zijn in andere soorten glad spierweefsel. Maar op enkele uitzonderingen na is de functie van deze cellen niet goed begrepen en momenteel een gebied van actief onderzoek.
Frequentie van ICC-pacemakercellen
De frequentie van ICC-pacemakeractiviteit verschilt per regio van het maag-darmkanaal:[18]
- 3 per minuut in de maag
- 11-12 per minuut in de twaalfvingerige darm
- 8-9 per minuut in dekronkeldarm
- 3-4 per minuut in de dikke darm
ICC bemiddelt ook neurale input van enterische motorische zenuwcellen. Dieren zonder ICC hebben een sterk verminderde respons op de neurotransmitter acetylcholine, die vrijkomt uit exciterende motorische zenuwcellen, en op de transmitter stikstofmonoxide, die vrijkomt uit remmende motorische zenuwcellen. Verlies van ICC bij ziekte kan daarom de normale neurale controle van gastro-intestinale (GI) samentrekkingen verstoren en leiden tot functionele gastro-intestinale stoornissen, zoals het prikkelbaredarmsyndroom.
ICC's vertonen ook mechanisch gevoelige mechanismen die ervoor zorgen dat deze cellen reageren op rek. Het rekken van gastro-intestinale spieren kan de rustpotentialen van ICC en de frequentie van pacemakeractiviteit beïnvloeden. Carbachol verhoogt de ICC-activiteit door ANO1-activering.[16][17]
ICC's zijn ook cruciaal voor de voortplanting van langzame elektrische golven. ICC's vormen een netwerk waardoor langzame golfactiviteit zich kan voortplanten. Als dit netwerk verbroken wordt, zullen twee spiergebieden onafhankelijk van elkaar functioneren.
Klinische betekenis
Er wordt gedacht dat ICC's de cellen zijn waaruit gastro-intestinale stromale tumoren in en rond het maag-darmkanaal ontstaan.[19] Afwijkingen in het ICC-netwerk zijn ook een oorzaak van chronische intestinale pseudo-obstructie, waardoor verwijding van de darm ontstaat.[20]
De afwezigheid van interstitiële cellen van Cajal of hun ontoereikende functie is in verband gebracht met een aantal maag-darm aandoeningen.[10] Neuro-intestinale aandoeningen zijn het gevolg van ontregelde interacties tussen het zenuwstelsel en het maag-darmkanaal, wat leidt tot aandoeningen zoals de ziekte van Hirschsprung en het prikkelbaredarmsyndroom.[21]
- Dit artikel of een eerdere versie ervan is een (gedeeltelijke) vertaling van het artikel Interstitial cell of Cajal op de Engelstalige Wikipedia, dat onder de licentie Creative Commons Naamsvermelding/Gelijk delen valt. Zie de bewerkingsgeschiedenis aldaar.
- Dit artikel of een eerdere versie ervan is een (gedeeltelijke) vertaling van het artikel Célula intersticial de Cajal op de Spaanstalige Wikipedia, dat onder de licentie Creative Commons Naamsvermelding/Gelijk delen valt. Zie de bewerkingsgeschiedenis aldaar.
- ↑ Yu W, Zeidel ML, Hill WG (2012) Cellular Expression Profile for Interstitial Cells of Cajal in Bladder - A Cell Often Misidentified as Myocyte or Myofibroblast. PLoS ONE 7(11): e48897. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0048897
- ↑ Sanders K, Ward S (2006). Interstitial cells of Cajal: a new perspective on smooth muscle function. J Physiol 576 (Pt 3): 721–726. PMID 16873406. PMC 1890422. DOI: 10.1113/jphysiol.2006.115279.
- ↑ Song, NN, Xu, WX (25 oktober 2016). [Physiological and pathophysiological meanings of gastrointestinal smooth muscle motor unit SIP syncytium].. Sheng li xue bao: [Acta Physiologica Sinica] 68 (5): 621–627. PMID 27778026.
- ↑ Thomsen, L., Robinson, T. L., Lee, J. C., Farraway, L. A., Hughes, M. J. (1 juli 1998). Interstitial cells of Cajal generate a rhythmic pacemaker current. Nature Medicine 4 (7): 848–851. ISSN: 1078-8956. PMID 9662380. DOI: 10.1038/nm0798-848.
- ↑ Hennig GW, Spencer NJ, Jokela-Willis S, Bayguinov PO, Lee HT, Ritchie LA, Ward SM, Smith TK, Sanders KM (May 2010). ICC-MY coordinate smooth muscle electrical and mechanical activity in the murine small intestine. Neurogastroenterol. Motil. 22 (5): e138–51. PMID 20059699. PMC 2856807. DOI: 10.1111/j.1365-2982.2009.01448.x.
- ↑ Sanders K, Koh S, Ward S (2006). Interstitial cells of cajal as pacemakers in the gastrointestinal tract. Annu Rev Physiol 68: 307–343. PMID 16460275. DOI: 10.1146/annurev.physiol.68.040504.094718.
- ↑ Kursad Turksen (2006). Embryonic Stem Cell Protocols: Differentiation models. Humana Press, 263–. ISBN 978-1-58829-784-6. Geraadpleegd op 14 april 2010.
- ↑ Lee M.Y.; Ha S.E.; Park C.; Park P.J.; Fuchs R.; Wei L. (2017). «Transcriptome of interstitial cells of Cajal reveals unique and selective gene signatures.». PLoS ONE (en inglés) (Public Library of Science) 12 (4): e0176031. doi:10.1371/journal.pone.0176031. Consultado el 23 de noviembre de 2019.
- ↑ Raul Yazig (2006). «Rincones olvidados de la gastroenterología: Las células intersticiales de Cajal» (PDF). Gastr Latinoam (REVISIÓN) (Biblioteca Virtual en Salud.) 17 (1): 35-42. Consultado el 9 de julio de 2024.
- ↑ a b Chen Z-H.; Zhang Y-C.; Jiang W-F.; Yang C.; Zou G-M.; Kong Y. (2014). «Characterization of Interstitial Cajal Progenitors Cells and Their Changes in Hirschsprung’s Disease.». PLoS ONE (Public Library of Science) 9 (1): e86100. doi:10.1371/journal.pone.0086100. Consultado el 23 de noviembre de 2019.
- ↑ Othman A. Al-Shboul (2013). «The Importance of Interstitial Cells of Cajal in the Gastrointestinal Tract». Saudi J Gastroenterol. 19 (1): 3-15. PMC 3603487. PMID 23319032. doi:10.4103/1319-3767.105909. Consultado el 13 de agosto de 2024.
- ↑ Fresno Forcelledo M.F. (2004). «Determinación inmunohistoquímica de CD117/c-kit en el GIST (tumor estromal gastrointestinal)». Oncología (Barc.) (SciELO) 27 (4). Consultado el 14 de agosto de 2024.OA
- ↑ a b Blair P.J.; Rhee P.L.; Sanders K.M.; Ward S.M. (2014). «The significance of interstitial cells in neurogastroenterology». J Neurogastroenterol Motil 20 (3): 294-317. PMC 4102150. PMID 24948131. doi:10.5056/jnm14060. Consultado el 19 de agosto de 2024.
- ↑ Takaki, Miyako (2003). «Gut Pacemaker Cells: the Interstitial Cells of Cajal (ICC)». Japanese Journal of Smooth Muscle Research 39 (5): 137-161. Consultado el 10 de julio de 2024.
- ↑ Kito Y (2011). The functional role of intramuscular interstitial cells of Cajal in the stomach. J Smooth Muscle Res 47 (2): 47–53. PMID 21757854. DOI: 10.1540/jsmr.47.47.
- ↑ a b c Sanders KM, Zhu MH, Britton F, Koh SD, Ward SM (February 2012). Anoctamins and gastrointestinal smooth muscle excitability. Exp. Physiol. 97 (2): 200–206. PMID 22002868. PMC 3272164. DOI: 10.1113/expphysiol.2011.058248.
- ↑ a b Zhu MH, Sung IK, Zheng H, Sung TS, Britton FC, O'Driscoll K, Koh SD, Sanders KM (September 2011). Muscarinic activation of Ca2+-activated Cl- current in interstitial cells of Cajal. J. Physiol. 589 (Pt 18): 4565–82. PMID 21768263. PMC 3208225. DOI: 10.1113/jphysiol.2011.211094.
- ↑ Pocock, Richards, Richards, Human Physiology 4/ed, Oxford University Press, 2012. ISBN 978-0-19-957493-3. p.581
- ↑ Miettinen M, Lasota J (2006). Gastrointestinal stromal tumors: review on morphology, molecular pathology, prognosis, and differential diagnosis. Arch Pathol Lab Med 130 (10): 1466–78. ISSN: 1543-2165. PMID 17090188. DOI: 10.5858/2006-130-1466-GSTROM.
- ↑ De Giorgio R, Sarnelli G, Corinaldesi R, Stanghellini V (2004). Advances in our understanding of the pathology of chronic intestinal pseudo-obstruction. Gut 53 (11): 1549–1552. PMID 15479666. PMC 1774265. DOI: 10.1136/gut.2004.043968. Full Text
- ↑ Egan L. Choi; Negar Taheri; Elijah Tan; Kenjiro Matsumoto; Yujiro Hayashi (2023). «The Crucial Role of the Interstitial Cells of Cajal in Neurointestinal Diseases». Biomolecules (REVISIÓN) 13 (9): 1358. doi:10.3390/biom13091358. Consultado el 9 de julio de 2024.
