Atlas de Histologıa Vegetal y Animal

Tipos celularesENTEROCITO

Manuel Megıas, Pilar Molist, Manuel A. Pombal

Departamento de Biologıa Funcional y Ciencias de la Salud.Fcacultad de Biologıa. Universidad de Vigo

(Version: Diciembre 2017)

Este documento es una edicion en pdf del sitio

http://mmegias.webs2.uvigo.es/inicio.html.

Todo el contenido de este documento se distribuye bajo

la licencia Creative Commons del tipo BY-NC-SA

(Esta licencia permite modificar, ampliar, distribuir y usar

sin restriccion siempre que no se use para fines comerciales,

que el resultado tenga la misma licencia y que se nombre

a los autores)

La edicion de este documento se ha realizado con el software LATEX

(http://www.latex-project.org/), usando Texstudio

(www.texstudio.org/) como editor.

Contenidos

1 Enterocito 1

Tipos celulares. Enterocito. 1

1 Enterocito

Los enterocitos son celulas columnares que forman lamayor parte del epitelio prismatico simple de la mu-cosa del intestino. Son mas abundantes en el epiteliodel intestino delgado que en el del grueso, ası comodel apendice. En el intestino delgado pueden llegarhasta el 80 % de todas las celulas del epitelio intesti-nal. Su principal mision es la absorcion de sustanciasnutritivas desde la luz del intestino y su transporte alinterior del cuerpo. Hay que tener en cuenta que elepitelio intestinal es la mayor superficie del cuerpo encontacto con el medio exterior.

Morfologıa

Los enterocitos poseen microvellosidades en suparte apical, numerosas mitocondrias en su base, yun retıculo endoplasmatico y un aparato de Golgi muydesarrollados. La integridad del epitelio, es decir, quelos enterocitos se mantengan unidos entre sı formandouna capa celular sellada, sin dejar espacios intercelu-lares, depende de los complejos de union que se es-tablecen entre enterocitos contiguos. Hay uniones es-trechas y uniones adherentes proximas a la superficieapical de la celula. Las membranas laterales de los en-terocitos interaccionan entre sı sobre todo mediantedesmosomas y algunas uniones en hendidura. En susmembranas basales se encuentran los hemidesmoso-mas, los cuales mantienen los enterocitos unidos a lalamina basal.

Los enterocitos poseen dominios celulares diferen-ciados, uno apical y otro basolateral. Por ello se diceque son celulas polarizadas. La polaridad se pro-duce gracias a un citoesqueleto bien orientado y aun trafico vesicular muy desarrollado que distribuyeelementos y moleculas de manera desigual entre losdominios apical y basolateral, respectivamente. Lasuniones estrechas impiden difusiones laterales de lasmoleculas de membrana entre estos dos dominios, per-mitiendo el mantenimiento de la polaridad. Los en-terocitos presentan en su superficie apical una grancantidad de microvellosidades densamente dispuestasformando lo que se denomina ribete en cepillo, lo queaumenta la superficie apical de la celula de 15 a 40veces. En estas membranas apicales se encuentranlos transportadores necesarios para la incorporacion

de moleculas que resultan de la digestion, mientrasque en las membranas basolaterales se encuentran lostransportadores necesarios para sacar del enterocitoestas moleculas incorporadas que tienen que pasar altorrente sanguıneo. Esta distribucion desigual estamediada por un trafico vesicular especial.

Ciclo de vida

Los enterocitos estan en contacto con sustanciastoxicas y sufren danos continuos. En vez de repararse,son renovados constantemente mediante una alta pro-duccion de nuevos enterocitos y por la eliminacionmediante extrusion desde la capa epitelial o muerenpor apoptosis los mas viejos y danados. La mucosaintestinal presenta numerosos pliegues que en el in-testino delgado forman las vellosidades intestinales ylas criptas de Lieberkun, mientras que en el intestinogrueso se forman solo criptas. El ciclo de vida deun enterocito comienza en las profundidades de lacripta y termina en la superficie de las vellosidadesdel intestino delgado o en la superficie epitelial delintestino grueso. Un enterocito del intestino delgadode un raton tarda unos 2 a 5 dıas desde que se pro-duce la division de la celulas madre de la cripta hastaque alcanza el pico de una vellosidad. En humanos elepitelio intestinal es renovado completamente cada 4o 5 dıas.

Los enterocitos se forman a partir de las celulasmadre residentes en las criptas. Inicialmente estascelulas madre se convierten en celulas progenitorastransitorias, las cuales se situan un poco mas ale-jadas de la profundidad de la cripta, y se dividiranrapidamente unas 4 a 6 veces. Despues cesaran lasdivisiones y se iran diferenciando progresivamente enlos diferentes tipos de celulas del epitelio, como celulascaliciformes, celulas M, etcetera, pero la mayorıa deellas lo haran en enterocitos. Los enterocitos difer-enciados se iran deslizando y siendo empujados pornuevas celulas hasta la superficie de las vellosidadeso superficie epitelial. Una vez alcanzan esta posicionson mayoritariamente extruidos. Esto se produce porpresion mecanica y por perdida de las conexiones ad-herentes con sus celulas vecinas. Algunas celulas, sinembargo, comienzan procesos apoptoticos que le ll-evaran a la muerte celular y su expulsion del epite-lio. No se sabe que es lo que mueve a estas celulas

Atlas de la Universidad de Vigo

Tipos celulares. Enterocito. 2

.

Figura 1: Imagen del intestino delgado de una rata donde se muestran los enterocitos ocupando la mayor parte del epiteliode la mucosa intestinal.

.

Figura 2: Imagen de microscopıa electronica de barrido del intestino delgado de una rata donde se muestran los enterocitos.

.

Figura 3: Imagen del epitelio del intestino delgado de una rata tomada con un microscopio optico (izquierda) y conun microscopio electronico de barrido (derecha) donde se muestra el recubrimiento de microvellosidades que poseen losenterocitos en sus superficies libres.

en su camino hacia su localizacion final pero pareceque los componentes de la lamina basal sobre la quedescansan, los cuales son diferentes en la zona de las

criptas respecto a otras mas superficiales, pueden con-tribuir a su desplazamiento. Se ha comprobado quela dinamica de la vida de los enterocitos esta influida

Atlas de la Universidad de Vigo

Tipos celulares. Enterocito. 3

por el tipo de dieta.

Funcion

Digestion

La principal funcion de los enterocitos es la de ab-sorber nutrientes que provienen de la degradacion es-tomacal y enzimatica, aunque tambien realizan di-gestion mediante la secrecion de enzimas propios quedegradan peptidos y disacaridos. El glicocalix de lamembrana apical de los enterocitos forma una capade 400 a 500 nanometros de espesor, a veces hasta 1µm, que contiene enzimas para la digestion final. Dehecho se habla de dos fases de la digestion, una queocurre en el espacio interior del tubo digestivo alejadode las paredes epiteliales llevado a cabo fundamental-mente por enzimas pancreaticas, y otra realizada porlas enzimas asociadas a la superficie de los enteroci-tos. La mayor absorcion de alimentos la realizan losenterocitos del intestino delgado, mientras que los delintestino grueso absorben principalmente agua.

Las sustancias degradadas en el tubo digestivo hande pasar la barrera del epitelio intestinal para llegar ala sangre. Esto puede ocurrir de varias maneras: porvıa transcelular, por endocitosis / transcitosis y porvıa paracelular.

Transcelular. La mayorıa de las moleculas nutri-tivas que se encuentran en la luz del tubo diges-tivo atraviesan el epitelio a traves de los enterocitoscruzando sus membranas, primero la apical y luegolas basolaterales. El transporte puede ser pasivo, bienpor difusion libre o facilitada, o activo. En el primercaso, difusion libre, las moleculas cruzan librementela membrana a favor de gradiente de concentracion,mientras que en los dos ultimos, difusion facilitaday transporte activo, lo hacen mediados por proteınastransmembrana denominadas transportadoras. Pordifusion libre entran el agua, etanol y muchos lıpidos,y por difusion facilitada o por transporte activo en-tran la glucosa, lıpidos y algunos aminoacidos, di ytripeptidos e iones.

La parte apical de la celula, la zona que formala superficie libre, tiene un juego de moleculas quepermite la absorcion de sustancias, mientras que lamembranas laterales y basales tienen otro conjuntode moleculas que permiten el transporte de moleculas

desde el interior del enterocito al medio extracelular.

La capacidad de absorcion depende del grado dediferenciacion del enterocito, lo cual influye en la can-tidad de bombas de sodio, y estas son mas abundantesconforme mas alejado esta el enterocito del fondode las criptas de Liebekuhn donde se origino. Portanto, la mayor parte de la absorcion de azucares yaminoacidos se produce en el tercio superior de la vel-losidad intestinal del intestino delgado y en las prox-imidades de la superficie epitelial del intestino grueso.Por ejemplo, la actividad hidrolasa aumenta a medidaque el enterocito se va alejando de la zona profundade la cripta.

Un mecanismo de absorcion tıpico es el de la glu-cosa, la cual entra en el enterocito desde la luz deldigestivo mediante un cotransporte de tipo simporteacoplado a un gradiente de sodio creado en la mem-brana del enterocito por bombas sodio/potasio. Estegradiente de sodio permite incorporar glucosa en con-tra del gradiente de concentracion de la propia glu-cosa. La molecula de membrana que permite este co-transporte se denomina SGLT (sodium glucose trans-porter). Por el contrario en la membrana basolateralse encuentra sobre todo el tranportador GLUT2, elcual es transportador bidireccional y transloca glu-cosa entre ambos lados de la membrana siempre afavor de gradiente de concentracion. Ası, SGLT au-menta la concentracion intracelular de glucosa enel enterocito y GLUT2 la saca hacia el torrentesanguıneo. Es la disposicion polarizada de estos dostransportadores lo que produce el flujo de glucosa atraves de los enterocitos.

La grasa es una de las sustancias ingeridas mas en-ergeticas, ademas de ser fundamental para las propiasmembranas celulares. La mayorıa de estos lıpidos sontriacilgliceridos, aunque hay otros importantes comoel colesterol. Primero hay una degradacion de lasgrasas por la lipasas pancreaticas liberadas al interiordel intestino. La grasa degradada forma pequenas go-tas que se solubilizan en agua gracias a la accion delas sales biliares formando una estructuras llamadasmicelas, las cuales atraviesan libremente la membranadel enterocito. Tambien hay transportadores (denom-inados CD36) que permiten la incorporacion pasiva yfacilitada a traves de la membrana. Una vez dentro,

Atlas de la Universidad de Vigo

Tipos celulares. Enterocito. 4

.

Figura 4: Esquema de los principales linajes celulares del epitelio del intestino delgado (arriba) y del intestino grueso(abajo). Las flechas gruesas indican una mayor proporcion celular (modificado de Barker, 2014).

las grasas se unen a proteınas que unen acidos grasos yson dirigidas al retıculo endoplasmatico liso donde sesintetizan de nuevo triacilgliceridos. Tanto los nuevostriacilgliceridos como el colesterol son empaquetadosen lipoproteınas de muy baja densidad (VLDL) y enquilomicrones que son liberados mediante exocitosisen las membranas basolaterales del enterocito.

Los quilomicrones son lipoproteınas ricas en triacil-gliceridos con un cuerpo central y una capa de fos-folıpidos, colesterol y apoliproteınas. Juegan un papelimportante en el transporte de triacilgliceridos y vita-minas liposolubles. Los quilomicrones se empiezan asintetizar en el retıculo endoplasmatico. En el retıculoendoplasmatico rugoso se sintetiza una proteına de-nominada ApoB, la cual, con ayuda de la proteınaMTP (microsome tranfer protein), se une a acidosgrasos formando una partıcula primordial lipoprote-ica. Mientras, en el retıculo endoplasmatico liso la

proteına MTP tambien ayuda a crear partıculas queno tienen ApoB, pero sı la proteına apoA-IV. Laspartıculas se unen a gotas de lıpidos que se estanagregando en el retıculo endoplasmatico liso y for-man los pre-quilomicrones. Estos se empaquetan envesıculas y viajan hasta el aparato de Golgi. En elaparato de Golgi los pre-quilomicrones se fusionanpara formar quilomicrones, los cuales son empaque-tados en vesıculas que seran exocitadas en las mem-branas baso-laterales del enterocito. De esta man-era los quilomicrones acceden al torrente linfatico ysanguıneo.

El enterocito es el encargado de incorporar el hierrode la dieta. Este metal es importante para numerosasproteına incluida la hemoglobina. El hierro de la dietapuede encontrarse formando parte de grupos hemo ounido a ferritina (en alimentos animales). El hierrolibre producido durante la digestion se incorpora a

Atlas de la Universidad de Vigo

Tipos celulares. Enterocito. 5

los enterocitos entrando a traves del transportadorde membrana DMT1 (transportador de metales bi-valentes). Los ratones a los que se les elimina estetransportador desarrollan anemias severas. DMT1 esun co-transportador acoplado a un gradiente de pro-tones. El gradiente de protones esta generado por lasbombas de Na+/H+ que se encuentran en las mem-branas apicales de los enterocitos. DMT1 solo trans-porta Fe2+ pero la mayorıa del hierro de la dieta esFe3+. Esta reduccion se lleva a cabo por una enzimareductasa localizada en la superficie apical del ente-rocito. Por otro lado, el hierro unido a grupos hemoparece incorporarse por endocitosis mediada por re-ceptor. Una vez dentro dentro del enterocito, el grupohemo es degradado y el hierro sacado al citoplasma.

Cualquiera que sea la vıa de entrada, una vez enel citosol, el viaje del hierro hasta las membranas ba-solaterales parece mediado por una familia de met-alochaperonas. Allı, el hierro se saca del enterocitoa traves de las membranas basolaterales gracias a untransportador conocido como ferroportina. La ferro-portina solo saca Fe2+ mientras que la transferrinaque llevara al hierro en la sangre del sistema portaes Fe3+. En la membrana hay ferro-oxidasas que ha-cen esta conversion. Dentro del enterocito se puedemantener y almacenar hierro uniendose a ferritina.

Entrada por endocitosis /transcitosis. Moleculascomo ciertas inmunoglobulinas son endocitadas porlos enterocitos mediante endocitosis mediada porreceptor y posterior transcitosis. Inicialmente lasvesıculas se forman en la base de las microvellosidadesy se fusionan con los endosomas. Desde los endo-somas se liberan vesıculas que se fusionaran con lasmembranas basales y laterales. De esta manera lasmoleculas transportadas no entran en contacto con elcitosol ni son derivadas a los lisosomas.

Paracelular. Por vıa paracelular entran moleculascomo el agua e iones como el calcio.

Proteccion

Los enterocitos han de formar una barrera que per-mita el paso de sustancias nutritivas pero impida laentrada de antıgenos, moleculas toxicas o microbios.Durante el proceso de absorcion de alimentos los ente-rocitos se exponen a una gran cantidad de microbios,

no solo a los que estan presentes de forma natural enel tubo digestivo, los cuales pueden ser perjudiciales sientran en los tejidos, sino tambien a otros patogenosno residentes. Tienen que absorber alimentos peroevitar los patogenos. La superficie apical de los en-terocitos esta recubierta por mucus liberado por lascelulas caliciformes. Este mucus esta formado porglucidos y crea un recubrimiento con una densidadque permite el paso de las moleculas alimenticias perolo impide a moleculas grandes o patogenos. Ademas,el ribete en cepillo de microvellosidades forman unabarrera anti-patogenos porque en sus apices poseenun glicocalix muy desarrollado con una gran cantidadde cargas negativas que dificulta el contacto directode los patogenos con la membrana de la celula. Peroincluso, aunque pasen esa barrera aun tendran queverselas con el sistema de transporte de la propia mi-crovellosidad.

Los enterocitos son capaces de iniciar y regularprocesos inflamatorios puesto que pueden liberar nu-merosas citocinas y quimiocinas, ademas de tener re-ceptores para ellas. Ası, secretan moleculas proin-flamatorias que actuan sobre las celulas inmunitariasque se encuentran en la mucosa intestinal.

Otro sistema de proteccion menos conocido es laliberacion de vesıculas desde la superficie apical delenterocito. El aparato motor, actina y miosina, queexiste en las microvellosidades del enterocito producefuerzas de arrastre en las membrana de la microvel-losidad provocando acumulacion de membrana en suparte apical. Esta acumulacion provoca la formaciony liberacion de vesıculas al interior de tubo digestivo.Estas vesıculas contienen en su interior un alta pro-porcion de fosfatasa alcalina, la cual es una potentedefensora frente a patogenos ya que reduce la tox-icidad de los lipopolisacaridos y otros componentesbacterianos, ademas de reducir la inflamacion intesti-nal. Tambien disminuye la union de las bacteriasa las celulas epiteliales intestinales e inhibe el crec-imiento bacteriano. Ası, la emision de estas vesıculases una manera de enviar una molecula antimicrobianaa zonas alejadas de la propia membrana del enteroc-ito.

Bibliografıa

Barker N. 2014. Adult intestinal stem cells: criti-

Atlas de la Universidad de Vigo

Tipos celulares. Enterocito. 6

cal drivers of epithelial homeostasis and regeneration.Nature. 15: 19-33.

Giammanco A, Cefalu AB, Noto D, Averna MR.2015. The pathophysiology of intestinal lipoproteinproduction. Frontiers in physiology. 6: 61. Descargarartıculo

Knutson MD. 2014. Adult intestinal stem cells:critical drivers of epithelial homeostasis and regener-ation. Nature review in molecular cell biology. 15:19-33.

Shifrin DA, McConell RE, Nambiar R, Higgin-botham JN, Coffey RJ, Tyska MJ. 2012. Enterocytemicrovillus-derived vesicles detoxify bacterial prod-ucts and regulate epithelial-microbial interactions.Current biology. 22: 627-631.

Snoeck V, Goddeeries B, Cox E. 2005. The roleof enterocytes in the intestinal barrier function andantigen uptake. Microbes and infection. 7: 997-1004.

Atlas de la Universidad de Vigo