เยื่อบุลำไส้เป็นชั้นเซลล์เดียวที่ประกอบเป็น พื้น ผิวด้านใน (บุผนัง) ของทั้งลำไส้เล็กและลำไส้ใหญ่ (ลำไส้ใหญ่ส่วนปลาย) ในระบบทางเดินอาหารประกอบด้วยเยื่อบุผิวทรงกระบอกเดี่ยวหน้าที่หลักคือการดูดซึมและการหลั่งสาร สารที่มีประโยชน์จะถูกดูดซึมเข้าสู่ร่างกาย และการเข้าสู่ของสารที่เป็นอันตรายจะถูกจำกัด สารที่หลั่งออกมาได้แก่มิวซินและเปปไทด์

เซลล์ดูดซึมในลำไส้เล็กเรียกว่าเอนเทอโรไซต์และในลำไส้ใหญ่เรียกว่าโคโลโนไซต์เซลล์ชนิดอื่นๆ ได้แก่ เซลล์หลั่งสาร ได้แก่เซลล์โกเบล็ตเซลล์ พาเน ธเซลล์เอนเทอโร เอนโดครีน และเซลล์ทัฟต์เซลล์พาเนธไม่มีอยู่ในลำไส้ใหญ่^{[ 1 ] [ 2 ]}

เยื่อบุลำไส้มีบทบาทสำคัญในการปกป้องลำไส้ และเป็นส่วนประกอบสำคัญของเยื่อกั้นลำไส้โรคและภาวะบางอย่างเกิดจากความบกพร่องในการทำงานของเยื่อบุลำไส้ ในทางกลับกัน โรคและภาวะต่างๆ ก็สามารถทำให้เยื่อบุลำไส้ทำงานผิดปกติ ซึ่งอาจนำไปสู่ภาวะแทรกซ้อนอื่นๆ ตามมาได้

เนื้อเยื่อบุผิวลำไส้เป็นส่วนหนึ่งของ เยื่อ เมือกเนื้อเยื่อบุผิวเป็นเนื้อเยื่อบุผิวทรงลูกบาศก์แบบง่ายประกอบด้วยเซลล์เพียงชั้นเดียว ในขณะที่เยื่อเมือกอีกสองชั้น ได้แก่ ลามินาโพรเพรียและกล้ามเนื้อเยื่อเมือก ทำหน้าที่ค้ำจุนและเชื่อมต่อกับชั้นเนื้อเยื่อบุผิว เพื่อกักเก็บสิ่งต่างๆ ภายใน ช่องลำไส้ไว้อย่างปลอดภัยเซลล์ของชั้นเนื้อเยื่อบุผิวจึงเชื่อมต่อกันด้วยรอยต่อแน่นทำให้เกิดเป็นเยื่อหุ้มที่ต่อเนื่องและค่อนข้างไม่สามารถซึมผ่านได้

เซลล์เยื่อบุผิวได้รับการสร้างใหม่อย่างต่อเนื่องทุกๆ 4-5 วัน ผ่านกระบวนการแบ่งเซลล์ การเจริญเติบโต และการเคลื่อนย้าย การสร้างใหม่นี้อาศัยเซลล์ที่เพิ่มจำนวน ( เซลล์ต้นกำเนิด ) ที่อยู่บริเวณฐานของต่อมลำไส้ (ส่วนที่เยื่อบุผิวแทรกเข้าไปในเนื้อเยื่อเกี่ยวพันด้านล่าง) ^{[ 3 ]}หลังจากก่อตัวขึ้นที่ฐาน เซลล์ใหม่จะเคลื่อนย้ายขึ้นไปด้านบนและออกจากฐาน พร้อมกับเจริญเติบโตไปพร้อมกัน ในที่สุด เซลล์เหล่านี้จะเกิดกระบวนการอะพอพโทซิสและหลุดออกไปในช่องว่างของลำไส้^{[ 4 ]}ด้วยวิธีนี้ เยื่อบุของลำไส้จึงได้รับการสร้างใหม่อย่างต่อเนื่อง ในขณะที่จำนวนเซลล์ที่ประกอบเป็นชั้นเยื่อบุผิวยังคงที่^{[ 5 ]}

ในลำไส้เล็ก ชั้นเยื่อบุผิวได้รับการปรับให้เหมาะสมเป็นพิเศษเพื่อให้มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่เพื่อเพิ่มการดูดซึมสารอาหารให้สูงสุด การขยายพื้นที่ผิวการดูดซึมให้มากกว่าท่อทรงกระบอกธรรมดาถึง 600 เท่า เกิดขึ้นจากลักษณะทางกายวิภาค 3 ประการ: ^{[ 6 ]}

• รอยพับวงกลมเป็นรอยพับตามขวางที่ช่วยชะลอการไหลของของเหลวภายในช่อง และช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวโดยรวมเป็นสามเท่า
• วิลลัสและต่อมในลำไส้ทำหน้าที่เพิ่มพื้นที่ผิวของเยื่อบุผิวให้เป็นสิบเท่า (วิลลัสในลำไส้)
• ไมโครวิลลีที่ปกคลุมผิวหน้าด้านบนของเซลล์เยื่อบุลำไส้ช่วยเพิ่มพื้นที่การดูดซึมขึ้นถึงยี่สิบเท่า ส่วนยื่นขนาดเล็กจำนวนมาก (เส้นผ่านศูนย์กลาง 100 นาโนเมตร) ที่มีลักษณะคล้ายนิ้วมือเหล่านี้ก่อตัวเป็นขอบแปรง ที่มีลักษณะ เป็น

ขอบแปรงบนพื้นผิวส่วนปลายของเซลล์เยื่อบุผิวถูกปกคลุมด้วยไกลโคคาลิกซ์ซึ่งประกอบด้วย โอ ลิโกแซ็กคาไรด์ที่ยึดติดกับไกลโคโปรตีนและไกลโคลิปิดของ เยื่อหุ้มเซลล์ ^{[ 7 ]}

ส่วนประกอบโครงสร้างของจุดเชื่อมต่อเซลล์

เซลล์ของเยื่อบุลำไส้ซึ่งมีความสำคัญต่อหน้าที่ในการกั้นนั้น จะเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนาด้วยจุดเชื่อมต่อเซลล์ สี่ประเภท ซึ่งสามารถระบุได้ใน ระดับ โครงสร้างจุลภาค : ^{[ 15 ] [ 16 ]}

• ช่องว่างเชื่อมต่อ
• เดสโมโซม
• จุดเชื่อมต่อแบบยึดเกาะ
• จุดเชื่อมต่อแน่น

ช่องว่างเชื่อมต่อ

ช่องว่างเชื่อมต่อทำให้เซลล์ที่อยู่ติดกันอยู่ห่างกันไม่เกิน 2 นาโนเมตร ช่องว่างเหล่านี้เกิดจากโปรตีนที่คล้ายคลึงกันหลายชนิดที่เข้ารหัสโดยยีนตระกูลคอน เน็กซินมารวมกันเพื่อสร้าง คอมเพล็กซ์โปรตีน หลาย ชนิด โครงสร้างโมเลกุลของคอมเพล็กซ์นี้อยู่ในรูปของเฮกซาเมอร์ คอมเพล็กซ์ซึ่งฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ทั้งสองที่เชื่อมต่อกัน จะสร้างช่องว่างหรือช่องทางตรงกลางระหว่างโปรตีนทั้งหก ช่องทางนี้ช่วยให้โมเลกุลไอออนและกระแสไฟฟ้าต่างๆ ผ่านระหว่างเซลล์ทั้งสองได้^{[ 17 ]}

เดสโมโซม

คอมเพล็กซ์เหล่านี้ซึ่งประกอบด้วยโปรตีนยึดเกาะข้ามเยื่อ หุ้มเซลล์ในตระกูล แคดเฮรินจะเชื่อมโยงเซลล์ที่อยู่ติดกันเข้าด้วยกันผ่านโครงร่างเซลล์ [ ^{18 ] เด}สโมโซมจะเว้นช่องว่าง 30 นาโนเมตรระหว่างเซลล์^{[ 17 ]}

จุดเชื่อมต่อแบบยึดเกาะ

จุดเชื่อมต่อแอดเฮเรนส์ หรือที่เรียกว่าโซนูล่า แอดเฮเรนส์ เป็นคอมเพล็กซ์โปรตีนหลายชนิดที่เกิดจากโปรตีนใน ตระกูล แคทเทนินและแคดเฮริน คอมเพล็กซ์เหล่านี้ตั้งอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ ณ จุดสัมผัสระหว่างเซลล์ เกิดจากการโต้ตอบระหว่างโปรตีนอะแดปเตอร์ภายใน เซลล์ โปรตีนทรานส์เมมเบรน และ ไซโตสเกเลตันแอคตินของเซลล์ นอกจากบทบาทในการเชื่อมโยงเซลล์ที่อยู่ติดกันแล้ว คอมเพล็กซ์เหล่านี้ยังมีความสำคัญต่อการควบคุมการเคลื่อนที่ของเยื่อบุผิวขั้วของเซลล์และการสร้างคอมเพล็กซ์จุดเชื่อมต่อเซลล์อื่นๆ^{[ 16 ]}

จุดเชื่อมต่อแน่น

รอยต่อแน่น หรือที่เรียกว่า zonula occludens เป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของเยื่อบุผิวลำไส้ในการทำหน้าที่เป็นกำแพงกั้น^{[ 19 ]}คอมเพล็กซ์เหล่านี้ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยสมาชิกใน กลุ่ม claudinและoccludinประกอบด้วยโปรตีนที่แตกต่างกันประมาณ 35 ชนิด^{[ 15 ]}ก่อตัวเป็นริบบิ้นต่อเนื่องรูปวงแหวนรอบเซลล์ และตั้งอยู่ใกล้กับขอบของเยื่อหุ้มเซลล์ด้านข้างและด้านบน^{[ 16 ]}

โดเมนภายนอกเซลล์ของโปรตีนทรานส์เมมเบรนในเซลล์ที่อยู่ติดกันจะเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างซีลที่แน่นหนา ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้รวมถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนในเมมเบรนเดียวกัน ("cis") และโปรตีนในเซลล์ที่อยู่ติดกัน ("trans") นอกจากนี้ ปฏิสัมพันธ์ยังสามารถเป็นแบบโฮโมฟิลิก (ระหว่างโปรตีนที่เหมือนกัน) หรือเฮเทอโรฟิลิก (ระหว่างโปรตีนที่แตกต่างกัน) ^{[ 16 ]}

เช่นเดียวกับจุดเชื่อมต่อแบบ adherens โดเมนภายในเซลล์ของจุดเชื่อมต่อแบบ tight junction จะโต้ตอบกับโปรตีนโครงสร้างโปรตีนอะแดปเตอร์และคอมเพล็กซ์การส่งสัญญาณที่แตกต่างกัน เพื่อควบคุมการเชื่อมโยงโครงสร้างเซลล์ ขั้วเซลล์ การส่งสัญญาณของเซลล์ และการขนส่งเวสิเคิล^{[ 16 ]}

ไทต์จังก์ชันทำหน้าที่เป็นช่องแคบแต่ปรับเปลี่ยนได้ระหว่างเซลล์ที่อยู่ติดกันในชั้นเยื่อบุผิว จึงช่วยให้เกิดการขนส่งสารละลาย ผ่านช่องว่างระหว่างเซลล์แบบเลือกได้ ^{[ 16 ]}แม้ว่าก่อนหน้านี้จะคิดว่าไทต์จังก์ชันเป็นโครงสร้างคงที่ แต่ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีว่าไทต์จังก์ชันเป็นโครงสร้างแบบไดนามิกและสามารถเปลี่ยนขนาดของช่องเปิดระหว่างเซลล์ได้ จึงสามารถปรับให้เข้ากับสภาวะการพัฒนา สรีรวิทยา และพยาธิสภาพที่แตกต่างกันได้^{[ 19 ]}ไทต์จังก์ชันทำหน้าที่เป็นสิ่งกีดขวางระหว่างเซลล์แบบเลือกได้และกึ่งซึมผ่านได้ระหว่างส่วนปลายและส่วนฐานของชั้นเยื่อบุผิว ทำหน้าที่อำนวยความสะดวกในการผ่านของไอออนขนาดเล็กและสารละลายที่ละลายน้ำได้ผ่านช่องว่างระหว่างเซลล์ ในขณะเดียวกันก็ป้องกันการผ่านของแอนติเจน จุลินทรีย์ และสารพิษจากช่องว่างภายใน^{[ 16 ]}

เยื่อบุลำไส้มีโครงสร้างทางกายวิภาคที่ซับซ้อนซึ่งอำนวยความสะดวกในการเคลื่อนไหวและประสานงานการทำงานของการย่อย การดูดซึม ภูมิคุ้มกัน และระบบประสาทต่อมไร้ท่อ^{[ 20 ]}

เมือก ที่หลั่งโดยเซลล์ โกเบล็ตทำหน้าที่เป็นสารหล่อลื่นและปกป้องชั้นเซลล์เยื่อบุผิวจากการระคายเคืองจากสารในเยื่อเมือก^{[ 21 ]}

ตามธรรมเนียมแล้ว เซลล์คริปต์ถือเป็นเซลล์ที่ทำหน้าที่หลั่งสารเป็นหลัก ในขณะที่เซลล์เอนเทอโรไซต์ถือเป็นเซลล์ที่ทำหน้าที่ดูดซึมเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม การศึกษาล่าสุดได้ท้าทายการแบ่งหน้าที่แบบดั้งเดิมนี้ และแสดงให้เห็นว่าทั้งเซลล์พื้นผิวและเซลล์คริปต์สามารถทำหน้าที่หลั่งสารและดูดซึมได้ และในความเป็นจริง หน้าที่เหล่านี้สามารถเกิดขึ้นพร้อมกันได้^{[ 22 ] [ 23 ]}

การซึมผ่านของเซลล์

กระบวนการนี้ประกอบด้วยการขนส่งสารละลาย เฉพาะ ผ่านเซลล์เยื่อบุผิว โดยส่วนใหญ่จะถูกควบคุมโดยกิจกรรมของตัวขนส่งเฉพาะที่เคลื่อนย้ายอิเล็กโทรไลต์ กรดอะมิโน น้ำตาล กรดไขมันสายสั้น และโมเลกุลอื่นๆ เข้าหรือออกจากเซลล์^{[ 16 ]}

สิ่งกีดขวางที่เกิดจากเยื่อบุผิวลำไส้จะแยกสภาพแวดล้อมภายนอก (เนื้อหาภายในช่อง ลำไส้ ) ออกจากร่างกาย^{[ 16 ]} และเป็น พื้นผิวเยื่อเมือกที่กว้างขวางและสำคัญที่สุดของร่างกาย^{[ 19 ]}

เยื่อบุลำไส้มีหน้าที่สำคัญหลายประการ โดยแสดงคุณสมบัติทั้งภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวได้ มันคอยตรวจสอบสภาพแวดล้อมภายในและภายนอกเซลล์อย่างใกล้ชิด สื่อสารข้อความไปยังเซลล์ข้างเคียง และเริ่มต้นมาตรการป้องกันและซ่อมแซมอย่างรวดเร็วหากจำเป็น[ ^{25 ] ใน}ด้านหนึ่ง มันทำหน้าที่เป็นกำแพงกั้น ป้องกันการเข้าของสารที่เป็นอันตราย เช่นแอนติเจน จากต่างถิ่น สารพิษและจุลินทรีย์^{[ 15 ] [ 16 ]}ในอีกด้านหนึ่ง มันทำหน้าที่เป็นตัวกรองแบบเลือกสรร ซึ่งอำนวยความสะดวกในการดูดซึมสารอาหารอิเล็กโทรไลต์น้ำ และสารที่เป็นประโยชน์ต่างๆ จากลำไส้^{[ 16 ]}

เมื่อความสมบูรณ์ของสิ่งกีดขวางสูญเสียไปการซึมผ่านของลำไส้จะเพิ่มขึ้น และสารอันตรายอาจผ่านเข้าไปได้โดยไม่สามารถควบคุมได้ ซึ่งอาจนำไปสู่การพัฒนาของการอักเสบการติดเชื้อ ภูมิแพ้โรคภูมิต้านตนเองหรือมะเร็งขึ้น อยู่ กับ ความโน้มเอียงทางพันธุกรรมของแต่ละบุคคล ทั้งในลำไส้เองหรืออวัยวะอื่น^{[ 20 ]}

แม้ว่าเซลล์เยื่อบุลำไส้จะทำหน้าที่หลักเป็นส่วนหนึ่งของระบบย่อยอาหารแต่เซลล์เยื่อบุลำไส้ยังแสดงออกถึงตัวรับแบบ Toll-likeและ โปรตีน โดเมนโอลิโกเมอไรเซชันของ นิวคลีโอไทด์ ที่รู้จักจุลินทรีย์หลากหลายชนิดและมีส่วนช่วยในการทำงาน ของ ระบบภูมิคุ้มกัน^{[ 26 ] [ 27 ]}ดังนั้นเยื่อบุลำไส้จึงไม่เพียงแต่ทำหน้าที่เป็นกำแพงทางกายภาพที่แยกช่องว่างในลำไส้ออกจากร่างกายเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่ในการจดจำเชื้อโรคซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกันภายใน อีก ด้วย

การสูญเสียความสมบูรณ์ของเยื่อบุผิวลำไส้มีบทบาทสำคัญในการก่อโรคของโรคลำไส้อักเสบ (IBD) ^{[ 28 ]}การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของจุลินทรีย์ในลำไส้เป็นปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญในการพัฒนาของ IBD การเปลี่ยนแปลงที่เป็นอันตรายในจุลินทรีย์ในลำไส้ทำให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน ที่ไม่เหมาะสม (ควบคุมไม่ได้) ซึ่งส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อเยื่อบุผิวลำไส้ การแตกหักของสิ่งกีดขวางที่สำคัญนี้ (เยื่อบุผิวลำไส้) ทำให้เกิดการแทรกซึมของจุลินทรีย์มากขึ้น ซึ่งจะกระตุ้นให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันมากขึ้น IBD เป็นโรคที่มีหลายปัจจัย แต่ส่วนหนึ่งเกิดจากการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่มากเกินไปต่อจุลินทรีย์ในลำไส้ ซึ่งทำให้เกิดความบกพร่องในการทำงานของสิ่งกีดขวางเยื่อบุผิว^{[ 29 ]}

กรดน้ำดีเป็นส่วนประกอบปกติของสารในช่องทางเดินอาหารซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นสารชะล้างทางสรีรวิทยาและควบคุมภาวะสมดุลของ เยื่อบุผิวลำไส้ ^{[ 30 ]}การสัมผัสกับกรดน้ำดีเป็นเวลานานเกินไปของเซลล์เยื่อบุผิวลำไส้อาจทำให้เกิดความเครียดออกซิเดชันนำไปสู่ความเสียหายของดีเอ็นเอ จากออกซิเดชัน และการกลายพันธุ์ที่ ก่อให้เกิดมะเร็ง ^{[ 31 ]}

• เยื่อกั้นเยื่อบุลำไส้
• การซึมผ่านของลำไส้