Komórki kubkowe

Talentem komórek kubkowych jest wydzielanie śluzu, lepkiego płynu składającego się głównie z wysoce glikozylowanych białek zwanych mucynami, zawieszonych w roztworze elektrolitów. Śluz spełnia wiele funkcji, w tym ochronę przed naprężeniami ścinającymi i uszkodzeniami chemicznymi, a zwłaszcza w drzewie oddechowym, zatrzymuje i eliminuje cząstki stałe i mikroorganizmy.

Dystrybucja i morfologia

Komórki kubkowe występują w rozproszeniu wśród innych komórek nabłonka wielu narządów, zwłaszcza jelit i dróg oddechowych. Na niektórych obszarach ich liczba jest raczej niewielka w porównaniu z innymi typami komórek, podczas gdy w tkankach, takich jak okrężnica, są one znacznie bardziej obfite.

Poniższy obraz przedstawia kosmki w jelicie cienkim myszy . Skrawek wybarwiono techniką kwasu nadjodowego-Schiffa, która wybarwia glikoproteiny, w tym mucyny, na jasnofioletowy kolor.

Ogromna większość komórek pokrywających kosmki to chłonne komórki nabłonka, ale kilka komórek kubkowych jest wyraźnie widocznych. Podobny rodzaj sytuacji obserwuje się w nabłonku oskrzeli i tchawicy.

Nazwa komórki kubkowej wywodzi się od charakterystycznego kształtu tych komórek w tkankach utrwalonych w sposób konwencjonalny: wąska podstawa i rozszerzona część wierzchołkowa, która czasami sięga do światła. Ta morfologia, widziana po prawej stronie w odcinku jelita cienkiego kota (barwienie H & E), jest znana jako artefakt utrwalania, w którym granulki wypełnione śluzem w wierzchołku część komórki rozszerza się, powodując jej balonowanie. Jeśli zachowane zostaną specjalne środki ostrożności podczas utrwalania, komórki kubkowe są postrzegane jako komórki cylindryczne

Niezależnie od fiksacji, komórki kubkowe mają wyraźnie spolaryzowaną morfologię. Ich jądro znajduje się u podstawy komórki wraz z organellami, takimi jak mitochondria, retikulum endoplazmatyczne i aparat Golgiego. Pozostała część komórki jest wypełniona związanymi z błoną ziarnistymi wydzielinami wypełnionymi śluzem.

Wydzielanie śluzu

Wydzielanie śluzu z komórek kubkowych jest wywoływane głównie przez drażniące bodźce, a nie w odpowiedzi do hormonów. Światło przewodu pokarmowego nieuchronnie zawiera liczne czynniki drażniące, aw płucach takie rzeczy jak kurz i dym są silnymi induktorami wydzielania komórek kubkowych.

Wydzielanie śluzu następuje w wyniku egzocytozy ziarnistości wydzielniczej. Co ciekawe, komórki kubkowe mają dwa szlaki wydzielania:

• Sekrecja konstytutywna lub podstawowa: wydzielanie na niskim poziomie, nieuregulowane i zasadniczo ciągłe. Szlak ten jest zależny od ruchu ziarnistości wydzielniczych w cytoszkielecie.
• Stymulowane wydzielanie: regulowana egzocytoza ziarnistości w odpowiedzi na bodźce zewnątrzkomórkowe. Ścieżka ta umożliwia radykalne zwiększenie wydzielania śluzu.

Śluz w ziarnistościach komórek kubkowych jest skondensowany, ale po wydzieleniu ogromnie i prawie natychmiast rozszerza swoją objętość (zob. Puszkę pianki do golenia pod ciśnieniem lub bita śmietana). W niektórych badanych systemach objętość żelu mucynowego zwiększa się 500-krotnie w ciągu zaledwie 20 milisekund!

Mechanizm zaproponowany dla tak szybkiego zwiększenia objętości jest następujący. Mucyny pokryte są licznymi ładunkami ujemnymi (polianionowymi), które w ziarnistościach wydzielniczych są maskowane lub „neutralizowane” przez jony wapnia. Podczas egzocytozy pory błony otwierają się na zewnątrz komórki, umożliwiając dyfuzję wapnia. Powoduje to niezwykle szybką zmianę fazową opartą na odpychaniu ładunków polianionowych i nawodnieniu, co prowadzi do ekspansji żelu mucyny.

Patofizjologia

Komórki kubkowe mają zdolność różnicowania się w inne komórki rodzaje. Dobrze zbadany przykład tego można znaleźć w drogach oddechowych, gdzie komórki kubkowe wydają się być progenitorami komórek nabłonka rzęskowego.

Zwiększoną liczbę komórek kubkowych obserwuje się w kilku stanach chorobowych. Przewlekłe zapalenie podbrzusza i mukowiscydoza to przykłady chorób, w których występuje przerost komórek kubkowych lub metaplazja.