Celulele interstitiale Cajal - "generatorul electric" al tubului digestiv

Pentru a-şi îndeplini rolul fundamental în cadrul funcţiilor de nutriţie, tubul digestiv dispune de un arsenal nervos şi umoral de factori reglatori ai motilităţii şi secreţiei. Însă unele dintre aceste elemente formează structuri de graniţă, care mediază contiguitatea dintre sistemele de control autonome şi elementele de răspuns locale, cum sunt fibrele musculare netede şi glandele digestive.

Astfel de structuri de graniţă sunt celulele interstiţiale ale lui Cajal (eng. Interstitial Cells of Cajal - ICC). Conform majorităţii autorilor, acestea sunt celule musculare netede modificate, cu rolul de a genera potenţiale lente la nivelul tunicii musculare digestive, deci constituie pacemakere care controlează motilitatea ritmică a tubului digestiv (mişcările de peristaltism şi segmentare).

ICC formează conexiuni de tip sinaptic atât între ele, cât şi cu fibre musculare netede. De asemenea, se pare că mediază interacţiunea dintre fibrele nervoase autonome de la acest nivel şi musculatura parietală digestivă. Potenţialul membranar al celulelor Cajal suferă modificări ciclice, datorită constelaţiei de canale ionice de la acest nivel.

Prin studii prin metoda Patch clamp (in 1991, s-a acordat Premiul Nobel cercetătorilor Erwin Neher şi Bert Sakmann pentru cercetări efectuate folosind această metodă), s-a stabilit, cel puţin la şoareci, că activitatea spontană a celulelor interstiţiale Cajal este dată de conductanţa nonselectivă pentru  cationi la nivelul membranelor plasmatice ale acestora. Deoarece ICC sunt conectate la fibrele musculare, undele lente generate se propagă la nivelul acestora, putând da naştere la potenţiale de acţiune (calcium spikes), acestea generând contracţii în fibrele în care apar.

Amplitudinea undelor lente este sub controlul factorilor locali, cum sunt distensia (provocată de alimentele din lumen) şi stimularea chimică intraluminală.

Activitatea ICC este dependentă de o cale metabolică tirozin-kinazică numită kit. Şoarecii mutanţi pentru una dintre genele ansamblului kit prezintă anormalităţi în motilitatea gastro-intestinală. Aceste observaţii au condus la stabilirea legăturii dintre ICC şi unele boli funcţionale ale tubului digestiv, de exemplu intestinul iritabil şi constipaţia cronică.

Au fost descrise mai multe tipuri morfologice de ICC, în funcţie de localizarea lor în cadrul peretelui digestiv:
·    ICC-MP se găsesc localizate în plexul mienteric. Acestea sunt celule multipolare, cu procese ramificate, care formează o reţea în jurul plexului mienteric;
·    ICC-CM sunt localizate în stratul muscular circular din peretele digestiv. Sunt celule fusiforme bipolare. Nu formează o reţea proprie;
·    ICC-LM sunt localizate în stratul muscular longitudinal. Acestea sunt asemănătoare celor de mai sus, dar sunt mai reduse din punct de vedere numeric.

Celule asemănătoare ICC au fost identificate şi în alte ţesuturi, unde au fost numite celule Cajal-like: muşchiul detrusor al vezicii urinare, tractul urinar superior, stroma glandei mamare, trompele uterine umane, miometru, ţesut vaginal.

Patologie. ICC constituie punctul de plecare pentru tumorile GIST (GastroIntestinal Stromal Tumors). Acestea corespund la aproximativ 2% dintre leziunile maligne ale tubului digestiv. Studiul genetic al acestor tumori a relevat mutaţii în complexul de gene responsabil de buna funcţionare a căii kit. Cu toate acestea, majoritatea cazurilor de GIST sunt sporadice, transmiterea familială fiind constatată într-o proporţie foarte mică. Prognosticul depinde de cât de bine a fost rezecată tumora (în cazul tumorilor GIST primare), de rata mitotică, dimensiune şi metastaze.

Notă evolutivă. Există multiple situaţii în care caracteristici mature ale organismelor inferioare se regăsesc la organisme superioare (inclusiv la om), ca şi componentă funcţională a unui organ sau sistem. De exemplu, hrănirea protozoarelor prin fagocitoză se regăseşte ca element fundamental al sistemului imun al mamiferelor. În aceeaşi ordine de idei, structura în reţea a ICC-MP din plexul mienteric aminteşte de dispoziţia reticulară a sistemului nervos de sine stătător al speciilor polipoidiforme de Hydra, organism subacvatic care este alcătuit, la maturitate, doar din două straturi celulare (ectoderm şi endoderm), care conţin celule diferenţiate pentru îndeplinirea funcţiilor de nutriţie, de relaţie şi de reproducere. Între aceste două foiţe există mezogleea, un conţinut gelatinos care înglobează sistemul nervos reticulat.