Tema 5. Unions i adhesi cellular

1. Unions cellulars

Les unions cellulars es troben en regions de contacte cllula-cllula i cllula-matriu de tots els teixits i sn especialment abundants en els epitelis.

Les unions cellulars es poden classificar en tres grups funcionals:

Unions oclusives (tamb anomenades hermtiques o estretes), que proporcionen un segellament de la regi situada entre les cllules epitelials, el qual limita el trfec fins i tot de petites molcules entre les dues cares de lepiteli.

Unions danclatge o adherents, les quals uneixen mecnicament les cllules (i els seus citoesquelets) a les seves venes o a la matriu extracellular.

Unions de comunicaci o de canal, que regulen el pas de senyals qumiques o elctriques entre les cllules adjacents.

Unions hermtiques (estretes, oclusives, znula occludens)

Aquestes unions sn tpiques de les cllules epitelials i tenen com a funci:

Unir cllules epitelials

Mantenir la polaritat funcional de la cllula

Formar una barrera impermeable

Les unions estretes formen una barrera de permeabilitat selectiva transepitelial: tots els epitelis tenen, al menys, una important funci en com: constituir barreres de permeabilitat selectiva, separant fluds de diferent composici qumica. Aquesta funci requereix que les cllules adjacents estiguin unides per unions oclusives. Daquesta manera, les unions estretes sn impermeables a macromolcules i permeables a petites molcules variable segons lepiteli.

Unions adherents o dancoratge

La bicapa lipdica s frvola i no pot transmetre grans forces a les cllules o a la matriu extracellular. Les unions danclatge resolen aquest problema al formar una slida estructura que sestn per la membrana y sadhereix intercellularment als filaments del citoesquelet que suporten les tensions mecniques. Per aquesta ra, aquestes unions sn abundants en teixits sotmesos a estrs mecnic (epidermis, muscle cardac o esqueltic...) i connectem el citoesquelet duna cllula al duna cllula vena o a la matriu extracellular.

En la composici daquestes unions intervenen dos tipus de protenes:

Les protenes dancoratge intracellular que formen una placa caracterstica en la cara citoplasmtica i connecten el complex duni a filaments dactina o a filaments intermedis.

Les glucoprotenes transmembranal dadhesi on els seus dominis citoplasmtics suneixen a una o ms protenes dadhesi intercellular, mentre que els seus dominis extracellulars interaccionen amb la matriu o amb els dominis extracellulars de glucoprotenes adhesives expressades per una altra cllula.

Les unions dancoratge existeixen sota dues formes funcionalment diferents:

Les unions adherents y els desmosomes mantenen unides les cllules entre s i estan formats per protenes transmembranals dadhesi pertanyents a la famlia de les cadherines.

Les adhesions focals i hemidesmosomes ancoren les cllules a la matriu extracellular i estan formades per protenes transmembranal dadhesi pertanyents a la famlia de les integrines.

1.2.1 Bandes dadhesi (desmosomes en banda, znula adherens)

Les unions adherents apareixen sota diferents formes. En la majoria dels teixits no epitelials formen petits encoratges puntiformes o allargats que connecten els filaments corticals dactina situats a la proximitat de les membranes plasmtiques de les cllules adjacents. Tot i aix , en les cllules epitelials les unions dancoratge formen una banda dadhesi continua, just per sota de les bandes estretes, rodejant cada una de les cllules adjacents. Aquestes bandes dadhesi connecten els filaments dactina de cllules adjacents.

Les protenes duni intercellular sn les alfa i beta catenines, la vinculina i lalfa actinina. Les protenes duni transmembranal sn les e-cacherines.

1.2.2 Plaques dadhesi (contactes focals)

Algunes unions dancoratge uneixen les cllules a la matriu extracellular en comptes de fer-ho a unes altres cllules. Les protenes transmembranals dadhesi

que intervenen en aquestes unions cllula-matriu sn les integrines (famlia diferenciada de les cadherines). Les adhesions focals permeten a les cllules restar unides a la matriu extracellular a travs de les integrines, les quals actuen com punts dancoratge intercellular dels filaments dactina. s aix com els punts dancoratge intercellular es fixen als tendons a travs de la uni miotendiosa. Aquestes plaques dadhesi sn molt abundants en cllules en cultiu (fibroblasts).

Les protenes duni intercellulars sn la tallina, la vinculina, lalfa actinina i la filamina. Les protenes duni transmembranal sn els receptors de fibronectina (integrina).

1.2.3 Desmosomes (Desmosomes puntiforms, macula adherens)

Els desmosomes sn contactes intercellulars puntiformes que mantenen unides les cllules entre s. En linterior de les cllules actuen com a llocs danclatge pels filaments intermedis filiformes, els quals formen una xarxa estructural que absorbeix les forces de tracci. Mitjanant els desmosomes, els filaments intermedis de les cllules adjacents estan connectats formant una xarxa que sestn a nombroses cllules del teixit. La classe especfica de filaments intermedis ancorats als desmosomes depn del tipus de cllula.

Lestructura general del desmosoma consta duna placa citoplasmtica densa, composta per un complex proteic dancoratge intercellular (placoglobina i desmoplaquina) que s el responsable de la uni dels elements citoesqueltics a les protenes transmembranals (desmogelna i desmocolina) pertanyen a la famlia de les cadherines, les quals interactuen a travs dels seus dominis extracellulars mantenint unides es membranes adjacents.

En resum:

Connecten els filaments intermedis de cllules adjacents.

Confereixen resistncia mecnica als teixits.

1.2.4 Hemidesmosomes

Els hemidesmosomes sassemblen als desmosomes per la seva morfologia, per la seva capacitat per connectar filaments intermedis i, com ells, per actuar com elements que distribueixen les forces de tracci o de cisalla en el conjunt de lepiteli. En comptes dunir les membranes de les cllules adjacents, uneixen el domini basal de les cllules a la lmina basal. Els dominis extracellulars de les integrines que estableixen ladhesi suneixen a la lmina de la lmina basal, mentre que els dominis intracellulars suneixen als filaments de queratina a travs duna protena dancoratge (plectina).

Daquesta manera, els hemidesmosomes connecten els filaments intermedis de cllules epitelials a la lmina basal i ancoren les cllules a la matriu i confereixen resistncia mecnica al teixit epitelial.

1.3 Unions comunicants o de canal 1.3.1 Unions GAP

Les unions tipus GAP sn les unions ms freqents en els teixits animals. Aquestes unions comunicants sn canals proteics que permeten el pas de ions i petites molcules. Aquests canals duni tenen una longitud entre 2 i 4 nm estan formats per conexines que el conjunt de 6 daquestes protenes formen un canal, el conex.

Les conexines sn protenes que contenen quatre hlix transmembranals, que suneixen de sis en sis formant un canal, el conex. Quan els conexons situats en les membranes plasmtiques de dues cllules adjacents estan alineats, formen un canal aqus continu que connecta ambds citoplasmes. Per tant, 2 connexons adjacents alineats formen un canal aqus continu amb un dimetre de 1,5 i 3 nm.

La permeabilitat de les unions de tipus gap est regulada. Al igual que els canals inics convencionals, els canals de la uni gap no estan sempre oberts, sin que alternen entre estats oberts i tancats. La regulaci daquesta permeabilitat es dur a terme per canvis en el pH o per la concentraci del i calci.

Quan una cllula es malmesa, la seva membrana plasmtica es fa permeable. Aix, ions que arriben a altes concentracions en el medi extracellular, com el Ca2+ i el Na+, entren en la cllula. Mentre que altres metablits importants surten della. Si la cllula afectada continua estant acoplada a altres no malmeses, aquestes poden patir perillosos canvis en el seu medi intern. Tot i aix lentrada massiva de ions calci en la cllula malmesa produeix el tancament dels canals de les unions de tipus gap, allant eficament la cllula .

1.3.2 Plasmodesmes

En les cllules vegetals, els plasmodesmes estableixen moltes de les funcions de les unions de tipus gap, tot i tenir una composici i una estructura totalment diferent. Aquest tipus duni noms s present en cllules vegetals i connecten el citoplasma de les cllules adjacents. El centre del canal est atravessat per una prima estructura cilndrica, el desmotbul, que es continu als elements del REL a cada una de les cllules connectades. Entre el desmotbul i la cara interna del canal que forma la membrana plasmtica existeix un anell citoslic, a travs del qual les molcules de petit tamany poden passar duna cllula a una altra.

2. Adhesi cellular

Per formar una uni dancoratge, les cllules han dhaver-se adherit prviament. Es distingeixen dos tipus de molcules dadhesi cellular (CAMs):

Interaccions homofliques (formen dmers que sassocien amb dmers de la cllula adjacent):

Cadherines

Superfamlia-Immunoglobulines

Interaccions heterofliques:

Integrines

Selectines

2.1 CAMs Ca2+-Dependents:

2.1.1 Cadherines:

Les cadherines sn les principals responsables de ladhesi intercellular depenent de Ca2+ en els teixits dels vertebrats. Les tres primeres cadherines que es van descobrir es van denominar en funci del teixit en el qual es trobaven. Aixi, la E-cadherina es troba en molts tipus de cllules epitelials, la N-cadherina les neurones i la P-cadherina en cllules placentries. Per tant, hi han diferents tipus de cadherines amb expressi teixit-especfica. Les cadherines participen en ladhesi i en la uni entre cllules. La major part de les cadherines sn glucoprotenes transmembranals constitudes per uns 700-750 residus aminoacdics. Aquestes protenes formen dmers que sassocien amb dmers de la cllula adjacent (int. Homoflica).

Regulaci i funcionament de les cadherines:

La cadherina s una molcula homodimrica, amb la regi extracellular de cada un dels polipptids constituents plegada en cinc repeticions de tipus cadherina. Entre cada parell de repeticions es localitzen llocs duni al i calci. A mesura que la concentraci del i calci augmenta, la regi extracellular de les cadenes de cadherina es torna ms rgida. Quan sha unit la suficient quantitat del i calci, el dmer de cadherina es projecta des de la superfcie cellular fins interaccionar amb un altra dmer expressat en la cllula vena. Quan la concentraci del i calci disminueix, la regi extracellular es torna flccida i s degradada per enzims proteoltics.

2.1.2 Integrines:

Participen en ladhesi i uni de la cllula amb la matriu (algunes en adhesi clula-cllula). La majoria actuen com a receptors de components de la matriu extracellular (interacci heteroflica). Sn heterodmers.

2.1.3 Selectines:

Aquestes protenes de membrana tenen la capacitat de reconixer glcids (lectines) que regulen adhesions intercellulars, de carcter temporal i dependents del i calci. Aquestes protenes suneixen a carbohidrats de glucolpids o glucoprotenes de la superfcie cellular (interacci heteroflica). Participen en adhesions transitries cllula-cllula al torrent sanguini. Diferents tipus de selectines: L-selectina, P-selectina, E-selectina.

Les selectines tenen un paper molt important en ladhesi dels leuccits a les cllules endotelials dels vasos sanguinis facilitant la migraci dons els teixits circumdants.

2.2. CAMs Ca2+-Independents:

Superfamlia de les immunoglobulines:

NCAM: clules nervioses i adhesi intercellular per interacci hemoflica.

ICAM: cllules endotelials activades i adhesi per interacci heteroflica amb integrines.