Aunque los epitelios de revestimiento y glandulares están formados en su mayor parte por células epiteliales, en los vertebrados es frecuente encontrar entre ellas a un cierto número de células especializadas, algunas de ellas de naturaleza no epitelial
- Neuronas (células neuroepiteliales) sensoriales, como las localizadas en el epitelio de las vías respiratorias, incluidas las neuronas olfativas.
Estas neuronas poseen un polo apical, generalmente ciliado, sensitivo y una prolongación basal axónica, que sale del epitelio y se dirige a centros nerviosos.
- Células sensoriales secundarias, de carácter epitelial, con un polo sensitivo pero que carecen de prolongación axónica. Estas células sensoriales secundarias reciben inervación sensorial procedente de neuronas sensitivas.
Ejemplos de este tipo celular son las células de Merckel y otras semejantes de la epidermis de muchos vertebrados, las células sensoriales de los botones gustativos de vertebrados, cuyo apical posee microvellosidades, y las células sensoriales ciliadas de los neuromastos de peces y anfibios. Igualmente, son células sensoriales secundarias las de los epitelios sensoriales del órgano estatoacústico (órgano de Corti y máculas de las ampollas).
Aunque, típicamente, son células residentes del tejido conjuntivo, en la base de muchos epitelios y en su espesor se pueden encontrar células pigmentarias, las cuales sintetizan y acumulan diversos tipos de pigmentos o productos que contribuyen a dar color al epitelio.
Los melanocitos son un ejemplo de estas células pigmentarias, que se localizan en la dermis o en la epidermis de los vertebrados. Estas células sintetizan melaninas, que acumulan en melanosomas en su citoplasma. Los melanocitos tienen ramificaciones que se extienden en la base de la epidermis o entre las células epiteliales.
Mediante interacciones con el citoesqueleto, los melanocitos pueden variar la extensión de sus ramificaciones y transportar en ellas a los melanosomas desde el cuerpo celular a sus extremos o viceversa, regulando así el color más claro o más oscuro de la piel.
Estas células migran a los epitelios desde el tejido conjuntivo y pertenecen al sistema inmunitario local. Normalmente son de tres tipos:
- Linfocitos intraepiteliales, que migran desde el tejido conjuntivo subyacente y penetran entre las células epiteliales, donde se observan claramente debido a su forma redondeada y núcleo heterocromático.
Estos linfocitos intraepiteliales son una subpoblación de linfocitos-T (γδ) encargados de la vigilancia inmunológica local de los epitelios, tanto frente a posibles patógenos como frente a alteraciones cancerosas de las células epiteliales.
- Macrófagos intraepiteliales, que en ocasiones pueden reconocerse con el microscopio óptico por la presencia de cuerpos residuales en el citoplasma.
- Células presentadoras de antígenos, como las células de Langerhans de la epidermis de los mamíferos y semejantes en otros vertebrados, que pertenecen a la población de células dendríticas interdigitantes. Se denominan así por presentar ramificaciones dendríticas, que presentan un citoplasma con escasos orgánulos. Las células de Langerhans presentan, además, gránulos de Birbeck, derivados del endosoma y que son un marcador estructural característico de este tipo celular.
Estas células presentadoras de antígenos proceden de monocitos sanguíneos y están especializadas en la endocitosis de moléculas procedentes de patógenos o células transformadas. Tras su procesamiento intracelular, estas células presentan moléculas antigénicas (generalmente péptidos) a los linfocitos-T, participando así en las respuestas inmunitarias antígeno-específicas.