Endotelové bunky sa môžu nachádzať v troch funkčne odlišných stavoch – ako pokojové (málo aktívne až neaktívne), primované (predaktivované) a aktivované.
Neporušené a pokojové (neaktivované) endotelové bunky nedovoľujú cirkulujúcim leukocytom pevnejšie adherovať na svoj povrch. Takáto adhézia je jednou z najzákladnejších podmienok na spustenie zápalovej reakcie v okolitom tkanive, či už za obranným alebo poškodzujúcim účelom. Endogénne zápalové mediátory a exogénne produkty mikroorganizmov, či iných replikujúcich sa agensov môžu aktivovať tak cirkulujúce leukocyty, ako aj endotelové bunky a tým zosilniť adhezívne interakcie medzi nimi. Ich výsledkom je extravazácia, čiže prestup leukocytov osobitne z postkapilárnych venúl do miesta zápalu. Tento dej má zásadný význam pre obranu hostiteľa proti invadujúcim patogénom a pre opravu tkanivového poškodenia, ale na druhej strane môže prispievať aj k patogenéze rozličných zápalových, hypersenzitívnych a autoimunitných stavov.
Kľúčovou bunkou akútneho zápalu je neutrofil, ktorý prvý opúšťa mikrovaskulatúru a migruje do miesta rozvíjajúceho sa zápalu. Ide o trojaž štvorstupňový proces. Jeho prvým stupňom je nadviazanie (tethering) a kotúľanie (rolling) leukocytov pozdĺž endotelu. Spôsobujú ho prechodné lektínové interakcie medzi selektínmi a ich sacharidovými ligandmi a to prostredníctvom adhezívnych receptorov na neutrofiloch a adhezívnych protireceptorov na endotelových bunkách (tab. 3).
V začiatočnej fáze zápalovej odpovede sa cirkulujúce leukocyty a endotelové bunky aktivujú pôsobením zápalových mediátorov, ako sú fragmenty komplementu (C5a), zápalové cytokíny (TNF-a, IL-1, IL-6), chemokíny a iné chemotaktické faktory, prípadne niektoré exoprodukty baktérií (LPS). Výsledkom je zvýšená expresia b 2 -integrínov na leukocytoch a medzibunkových adhezívnych molekúl – ICAM (intercellular cell adhesion molecule) patriacich do imunoglobulínovej veľkorodiny na povrchu endotelových buniek (tab. 3). Prostredníctvom týchto dvoch typov molekúl dochádza k pevnému prilepeniu (sticking) leukocytov na endotel, čo je podstatou druhého stupňa mimocievneho prechodu leukocytov.
Ak zápalový stimul pretrváva alebo sa zvýši jeho intenzita, leukocyty prilepené na endotel začínajú po ňom aktívne plávať – kravlovať (crawling) až k medzere medzi endotelovými bunkami, cez ktorú sa preplazia do mimocievneho priestoru. Tento dej bezprostredného prechodu cez endotel podporujú interakcie medzi molekulami PECAM-1 (platelet-endothelial cell adhesion molecule-1), ktoré sa nachádzajú na povrchu leukocytov aj endotelových buniek. PECAM-1 je členom imunoglobulínovej veľkorodiny. To je tretí stupeň transmigrácie leukocytov cez cievny endotel.
Interakcie medzi adhezívnymi molekulami na povrchu leukocytov a molekulami extracelulárneho matrixu sa uplatňujú v štvrtom stupni, ktorým je migrácia leukocytov cez medzibunkovú hmotu v smere gradientu (zvyšujúcej sa koncentrácie) chemotaktických faktorov.
Rozdielny mechanizmus extravazácie (diapedézy) majú subpopulácie lymfocytov. Do zapáleného miesta cez plochý cievny endotel migrujú najmä pomocné Tlymfocyty a z nich len T H 1-bunky, ktoré sa označujú ako zápalové, lebo produkujú cytokíny, ktorých funkciou je aktivovať prozápalové výkonné mechanizmy, vrátane aktivácie makrofágov. Prispieva k tomu skutočnosť, že len T H 1-bunky, ale nie aj T H 2-bunky, majú na svojom povrchu protireceptory schopné viazať P-selektín a E-selektín na endotelových bunkách. Na druhej strane Taj B-lymfocyty môžu do tkanív migrovať zo špecializovaných postkapilárnych venúl s vysokým endotelom. Tieto sa nachádzajú vo všetkých sekundárnych lymfoidných orgánoch s výnimkou sleziny, ale aj v chronicky zapálených nelymfoidných tkanivách. Predpokladá sa, že vysoký endotel má významnú úlohu pri udržovaní chronického zápalu a to najmä vďaka svojej podstatne vyššej biosyntetickej aktivite v porovnaní s plochým endotelom. Uplatňuje sa v patogenéze takých chronických zápalových chorôb, ako je reumatoidná artritída, Crohnova choroba, ulceračná kolitída, Gravesova choroba, Hashimotova tyroiditída, diabetes mellitus a ďalšie. V rámci imunitného systému sa vysoký endotel v postkapilárnych venulách zúčastňuje recirkulácie lymfocytov, ktorá je kľúčovým dejom umožňujúcim plnenie ich najzákladnejšej funkcie imunologického dohľadu a kontaktu s invadujúcimi antigénmi.

Endotelové bunky a cytokíny

Endotelové bunky majú na svojom povrchu receptory pre mnohé cytokíny, čo im umožňuje prijímať signály od iných buniek, osobitne buniek imunitného systému (tab. 4).
Zo súčasných experimentálnych poznatkov jednoznačne vyplýva, že endotelová bunka je nielen základnou regulačnou bunkou kardiovaskulárneho systému, ale aj výkonnou a sekrečnou bunkou imunitného systému. Podobne ako makrofág môže sa nachádzať v neaktivovanom aj aktivovanom stave. Na svojom povrchu konštitutívne exprimuje HLA antigény triedy I, kým HLA antigény triedy II len po aktivácii niektorými cytokínmi, osobitne interferónom-gama. To umožňuje endotelovým bunkám pôsobiť vo funkcii buniek prezentujúcich antigén a zúčastňovať sa miestnych obranných aj imunopatologických reakcií. Na svojom povrchu majú Fc receptory a receptory pre niektoré zložky komplementu. Aj endotelové bunky môžu fagocytovať rôzne častice, vrátane niektorých patogénnych mikroorganizmov. Endotelové bunky a makrofágy majú receptory pre oxidačne modifikovaný lipoproteín s nízkou hustotou (Ox-LDL-R), o ktorom sa predpokladá, že má významnú úlohu v patogenéze aterosklerózy. Okrem toho môžu exprimovať súčasti NADPH-oxidázy, enzýmu respiračného vzplanutia profesionálnych fagocytov, ktorý zahajuje tvorbu reaktívnych foriem kyslíka. Aj profilom sekretovaných cytokínov sa endotelové bunky podobajú makrofágom. Secernujů cytokíny, ktoré ovplyvňujú aktivity najmä neutrofilov, eozinofilov, monocytov, makrofágov, ale aj ďalších buniek.
Lepšie poznanie metabolických a sekrečných funkcií endotelových buniek môže byť významným prínosom nielen pre objasnenie vzťahov medzi kardiovaskulárnym a imunitným systémom vo fyziologických a patologických podmienkach, ale aj usmernením pre hľadanie nových terapeutických postupov pri chorobách, v patogenéze ktorých sa pozorujú abnormálne funčné aktivity cievneho endotelu.

Tab. 3. Adhezívne molekuly zúčastňujúce sa interakcií leukocytov a cievnych endotelových buniek

Reagujúce Adhezívny receptor Adhezívny protireceptor Funkcia molekuly na neutrofiloch na endotelových bunkách

Selektíny – Le x (CD15) E-selektín (CD62E) Kotúľanie leukocytov

Selektíny P-selektín (CD62P) a prechodná väzba na cievny endotel L-selektín (CD62L) CD34

GlyCAM MAdCAM-1

Integríny – LFA-1 (CD11a/CD18) ICAM-1 (CD54) Sekundárna adhézia,

imunoglobulínová Mac-1, CR3 rozprestrenie, osídlenie

veľkorodina (CD11b/CD18) ICAM-2 (CD120) zapáleného tkaniva gp150,95, CR4 (CD11c/CD18) VLA-4 (CD49d/CD29) VCAM-1 (CD106) a 4 b 7 -integrín MAdCAM-1 (CD49d/CD?)

Imunoglob. PECAM-1 (CD31) PECAM-1 (CD31) Zosilnenie adhézie,

veľkorodina diapedéza

– imunogl. veľkorodina HCAM (CD44) Väzba receptora

na molekuly spojivového tkaniva

Le x Lewisov antigén X, GlyCAM (Glycosylation-dependent Cell Adhesion Molecule) bunkovo adhezívna molekula závislá od glykozylácie, MAdCAM-1 (Mucosal Addressin Cell Adhesion Molecule-1) slizničná adresínová bunkovo adhezívna molekula-1, ICAM (Intercellular Adhesion Molecule) medzibunková adhezívna molekula, VLA-4 (a 4b1 -integrín, Very Late Antigen-4) veľmi neskorý antigén4, VCAM-1 (Vascular Cell Adhesion Molecule-1) cievna bunkovo adhezívna molekula-1, PECAM-1 (Platelet Endothelial Cell Adhesion Molecule-1) trombocytovo-endotelovo bunková adhezívna molekula-1, HCAM (Homing Cell Adhesion Molecule) osídľovacia bunkovo adhezívna molekula