内皮細胞

内皮細胞

内皮細胞とは

内皮細胞（endothelial cell）は、私たちの体内に広がる血管（動脈、静脈、毛細血管）やリンパ管、さらには心臓の内壁など、体液が流れる通路の最も内側を覆う単一層の細胞シート、すなわち「内皮」を構成する細胞です。これらの細胞は、体の循環系と周囲の組織との間で、必要な物質や細胞が効率よくやり取りされるための生化学的、物理的な境界として機能しています。

細胞の形と内部構造

個々の内皮細胞は、通常、平たい多角形の形状をしており、そのサイズは幅が約10〜15マイクロメートル、長さが約25〜50マイクロメートル程度です。細胞膜には、キャベオラ（caveolae）のような形質膜小胞と呼ばれる小さな窪みが多数存在しており、これらは細胞内外への物質輸送（例えば、トランスサイトーシス）に関与していると考えられています。また、内皮細胞の細胞質内には、ヴァイベル・パラーデ小体（Weibel-Palade body）という特徴的な棒状の分泌顆粒が見られます。この顆粒には、血液凝固に関連するフォン・ヴィルブランド因子や、炎症部位への白血球の接着に関わるP-セレクチンなどが貯蔵されており、血管の機能や応答において重要な役割を果たします。

物質交換の最前線

内皮細胞の主要な役割は、血液やリンパ液と周囲の組織液の間で、酸素、栄養素、ホルモン、免疫細胞、老廃物などの様々な物質や細胞を選別的に透過させることです。この物質交換は、細胞膜を介した能動的・受動的な輸送機構や、細胞間の隙間を通じた経路など、多様なメカニズムによって実現されます。内皮細胞の透過性は、組織が必要とする物質を適切に供給し、不要な物質を回収するために厳密に制御されています。

組織による多様性と分類

内皮細胞同士は、密着結合（tight junction）やアドヘレンス結合といった細胞間結合によって連結されています。しかし、これらの結合の強さや細胞が形成する構造は、存在する組織や臓器によって大きく異なります。この構造的な違いに基づき、血管の内皮は主に以下の三つのタイプに分類されます。

1. 連続型内皮（Continuous endothelium）: 筋肉、神経組織、肺、皮膚など、最も広く分布するタイプです。細胞間の密着結合が比較的発達しており、物質の透過が厳密に制御されています。特に脳の血管では、密着結合が非常に強固で、血液脳関門を形成し、特定の物質のみが通過できるように制御しています。
2. 有窓型内皮（Fenestrated endothelium）: 腎臓の糸球体、内分泌腺、消化管の粘膜など、物質の急速かつ大量な交換が必要な部位に存在します。内皮細胞の細胞体に、直径数十ナノメートル程度の「窓」（fenestrae）と呼ばれる小さな孔が多数開いているのが特徴です。これらの窓は、通常、薄いダイアフラムで覆われていますが、腎臓の糸球体のようにダイアフラムがない場合もあります。これにより、水や小さな分子の透過性が高められています。
3. 不連続型内皮（Discontinuous endothelium）: 肝臓の類洞、脾臓、骨髄など、大きな分子や細胞が容易に通過する必要がある部位に見られます。内皮細胞間に比較的大きな隙間があり、基底膜も連続していなかったり、部分的に欠損していたりします。この構造により、例えば肝臓ではアルブミンなどの大きなタンパク質が合成・分泌され、脾臓や骨髄では血液細胞が血管内外を出入りすることができます。

血管内皮とリンパ管内皮

血管内皮細胞が上記の三つのタイプに分類されるのに対し、リンパ管を構成する内皮細胞も内皮の一種ですが、血管内皮とは異なる特徴を持ちます。特に末梢のリンパ管内皮細胞間の結合は、血管内皮に比べて緩やかです。この結合の弱さにより、組織間質液や、そこに浮遊する大きなタンパク質、さらには細胞（例えば、免疫細胞やがん細胞）などが、比較的容易にリンパ管内に流入することができます。これは、組織の余分な水分や老廃物を回収し、免疫細胞を運ぶというリンパ系の機能にとって非常に重要です。また、末梢リンパ管は周囲の組織圧で容易に閉塞しないよう、繋留フィラメント（anchoring filament）によって周囲の結合組織に繋ぎ止められています。

内皮細胞は、これらの物質交換機能に加え、血管の収縮・拡張を調節する物質（一酸化窒素など）の産生、血液凝固系の制御、炎症反応の調節、血管新生など、多様な生理機能を担っており、生体恒常性の維持に不可欠な存在です。

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