腸管クロム親和性細胞

腸管クロム親和性細胞
詳細
識別子
ラテン内分泌細胞EC
メッシュD004759
THH3.04.02.0.00029
FMA62934
微細解剖学の解剖学用語
マウス小腸における腸管クロマフィン細胞（EC細胞）の局在。EC細胞は小腸の全節で同定された。(A) 回腸、(B–D) 十二指腸。星印はクロモグラニンA含有EC細胞を示す。

腸クロマフィン細胞（EC細胞、クルチツキー細胞とも呼ばれる）は、腸内分泌細胞および神経内分泌細胞の一種である。消化管腔の内壁を覆う上皮細胞に隣接して存在し、消化管の調節、特に腸の運動と分泌に重要な役割を果たしている。[ 1 ]ニコライ・クルチツキーによって発見された。[ 2 ]

EC 細胞は、神経伝達物質セロトニンやその他のペプチドの分泌を介して、腸管神経系(ENS)のニューロンシグナル伝達を調節する。腸管の求心性および遠心性神経は腸管腔に突出しないため、EC 細胞は一種の感覚変換として機能する。[ 1 ]しかし、最近の研究では、特殊な腸内分泌細胞である神経足細胞への迷走神経の直接的な接続が明らかにされている。神経足細胞として知られる EC は、迷走神経および一次感覚ニューロンとの直接通信を介して、腸から脳へ信号を迅速に中継する。[ 3 ] ENS のセロトニンは他の消化ホルモンと相乗的に作用して、感覚および運動性の胃腸反射を制御する。EC 細胞は化学的刺激と神経学的刺激の両方に反応する。また、腸の蠕動反射の場合のように、EC 細胞は機械感覚にも反応し、腸内を移動する塊によって刺激されることがある。 EC細胞が活性化されると、セロトニンが放出され、ENSニューロンのセロトニン受容体に作用します。セロトニンは濃度に依存して、平滑筋と腺の活性化を介して蠕動収縮と分泌を調節します。[ 4 ]

呼吸器系の肺神経内分泌細胞は気管支クルチツキー細胞として知られています。[ 5 ]

構造

EC細胞は、腸絨毛間の陰窩に位置する小さな多角形細胞です。EC細胞は、セロトニンなどのペプチドを含む顆粒を基底部に有することで、消化管上皮陰窩の他の細胞と区別されます。超微細構造的には、これらの顆粒は大きさや形状が多様であることが報告されており、多形性であると考えられています。[ 6 ]

ほとんどのEC細胞は、頂端微絨毛（突起）を介して腸陰窩の内腔と連絡しており、「開放型」と呼ばれます。一部のEC細胞は陰窩の内腔に突出せず、「閉鎖型」と呼ばれます。[ 7 ] EC細胞は通常、基底膜まで伸びており、細胞質は結合組織や隣接する腺を通過することが知られています。EC細胞の下の組織には、通常、豊富な窓開き毛細血管、リンパ管、および小さな無髄神経線維が含まれています。分泌されたセロトニンは、血管に取り込まれるか（血小板によって血中輸送される）、神経シナプス終末に作用します。[ 6 ]

分布

EC細胞は消化管全体の特定の場所に集まって存在し、主に小腸、結腸、虫垂に多く見られます。[ 8 ]高密度細胞集団の割合は種によって異なりますが、これは食事の必要性や生理学的特性の違いによるものです。[ 9 ]

腸管クロム親和性細胞様細胞

腸管クロム親和性細胞様細胞（ECL細胞）は、胃管腔上皮の胃腺に存在し、ヒスタミンを分泌する細胞集団です。隣接するG細胞から放出されるガストリンに反応して、ECL細胞から分泌されたヒスタミンが胃壁細胞に作用し、胃酸の分泌を刺激します。ECL細胞の存在は、内分泌誘導性胃酸分泌の調節に不可欠です。[ 10 ] ECL細胞は組織学的にEC細胞と類似しているため、そのように命名されています。しかし、ECL細胞は異なる細胞種であり、セロトニン合成機構は持ちません。

発達

発生中のニワトリ胚において、神経堤細胞の移動前の消化管組織の生検でEC細胞が発見されています。EC細胞は神経内分泌特性を持ち、化学的および組織学的に副腎髄質の細胞に類似していますが、神経堤由来ではなく、類似の細胞前駆細胞を共有していません。[ 11 ] EC細胞は内胚葉起源であると考えられており、消化管腔の他の上皮細胞型を形成する幹細胞から派生しています。[ 12 ]

関数

EC細胞の主な機能は、消化管ニューロンの調節のためにセロトニンを合成・分泌することです。セロトニンは5-ヒドロキシトリプタミン（5HT）とも呼ばれ、ホルモン、神経伝達物質、マイトジェンに分類されます。主に中枢神経系での役割が知られていますが、末梢でも重要な役割を果たしており、最大の内因性セロトニンプールは腸管に存在しています（内因性貯蔵量の90%）。ENSにおいて、セロトニンは感覚伝達と粘液分泌の重要な調節因子です。EC細胞からのセロトニンの放出は、様々な刺激、特に管腔拡張、副交感神経支配、または腸内容物の浸透圧濃度の変化によって引き起こされます。[ 13 ]

セロトニン

セロトニン合成

EC細胞における5-HTの合成は、トリプトファン水酸化酵素1（TpH1）によってアミノ酸L-トリプトファンから触媒される。反応は2段階で進行し、最初の律速段階はL-トリプトファンから5-ヒドロキシトリプトファン（5-HTP）への変換である。5-HTPへの変換後、律速段階ではないL-アミノ酸脱炭酸酵素が5-HTPを脱炭酸反応によって5-HTに変換する。合成された5-HTは、細胞基底膜近傍の小胞モノアミントランスポーター1によって小胞に貯蔵され、最終的に分泌される。 [ 1 ]

小胞の放出は、EC細胞に対する化学的、神経学的、または機械的刺激後に起こり、主にカルシウム依存性であることから、エキソサイトーシスによる排泄が示唆されます。カルシウム流入量の増加と細胞内に蓄積されたカルシウムの放出の相乗効果により、細胞電位が変化し、5-HT小胞の放出が誘発されます。[ 14 ]小胞は基底縁から周囲の粘膜固有層へと移動し、近くの神経シナプス、リンパ管、血管と相互作用します。

EC細胞によって合成されるセロトニンは、主に基底縁からエキソサイトーシスされますが、腸管腔内に頂端分泌されることも知られており、糞便サンプル中に存在することがあります。分泌された5-HTは、消化管上皮、平滑筋、結合組織の細胞に局在する様々な受容体サブタイプに作用し、その反応性は分泌ホルモンの濃度に依存します。[ 6 ]

セロトニンの主な作用は、ENSニューロンと平滑筋の両方への作用による蠕動収縮の増加です。5-HTはまた、神経分泌反応を活性化します。腸管筋層ニューロンの5-HT1P受容体への結合は、粘膜下神経叢におけるシグナル伝達カスケードを誘発します。その結果、アセチルコリンが放出され、塩化物イオンの放出を介して腸粘膜からの分泌が開始されます。[ 15 ]

臨床的意義

過敏性腸症候群

過敏性腸症候群（IBS）は、慢性的な腸の不快感と腹痛を伴う多様な疾患であり、その重症度は患者によって様々です。セロトニン濃度の異常はIBSと関連しており、特に濃度の上昇は消化管運動と腸粘膜からの粘膜分泌を増強します。重症IBSは慢性便秘または慢性下痢のいずれかの症状を呈することが多く、異常な腸管上皮細胞（EC）集団はどちらの症状にも相関関係があります。感染後IBS患者の直腸生検では、下痢症状に関連するEC細胞集団の劇的な増加が示されています。[ 16 ]

同様に、慢性便秘患者ではEC細胞数の減少が観察されており、これは5-HTの欠乏、ひいては消化管運動および分泌の低下を示唆しています。進行中の研究では、異常なEC細胞数、ひいては5-HTシグナル伝達が、消化管機能障害に大きく寄与する可能性があることが示唆されています。機能性便秘患者に対する5-HT受容体作動薬を用いた治療は、正常な消化管機能の回復に一定の有効性を示しています。[ 17 ]

カルチノイド症候群

カルチノイド症候群は、主にセロトニンを中心とする循環生理活性ホルモンの異常増加を特徴とする稀な疾患で、初期症状としては下痢、腹部痙攣、断続的な紅潮などがみられます。[ 7 ]循環セロトニンの過剰産生は、通常、小腸または虫垂に発生するEC細胞由来のカルチノイド腫瘍によって生じます。腫瘍の増殖は緩やかですが、悪性度が高い場合は肝臓に転移することがあります。また、肺や胃など他の部位にも発生することがあります。[ 18 ]

歴史

「エンテロクロマフィン」という名称は、ギリシャ語の「enteron」（ἔντερον）（腸に関連）と、「chromaffin」は「chromium」と「affinity」を組み合わせた造語で、クロム塩で染色することで可視化できることに由来します。同様に命名された副腎髄質のクロマフィン細胞もこの特徴を共有しており、組織学的にはEC細胞と類似しています。しかし、両者の発生学的起源は全く異なり、類似した機能も持ちません。

参照

参考文献

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