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Uniones Celulares: La Célula

Las uniones celulares son estructuras proteicas que mantienen unidas físicamente 2 superficies (célula a célula o célula a matriz). Las uniones celulares ayudan en la comunicación y el soporte estructural y actúan como una barrera. Se clasifican en oclusivas (uniones estrechas), de anclaje (adherentes, desmosomas y hemidesmosomas) y comunicantes (uniones gap). Se ha observado hipersensibilidad de tipo II con la producción de autoanticuerpos contra los componentes de las uniones de anclaje, lo que da lugar a patologías como pénfigo vulgar y penfigoide ampolloso.

Última actualización: 30 Abr, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Uniones Estrechas

Definición

Las uniones estrechas (uniones oclusivas o zonula occludens) son complejos de adhesión intercelular compuestos por proteínas cuyo papel principal es regular el paso de agua y solutos entre las células epiteliales (permeabilidad paracelular).

Localización

  • Se encuentran en los lados apicales y basolaterales de las células epiteliales
  • Presentes principalmente en la mucosa gástrica, túbulos renales, capilares cerebrales

Composición

Las uniones celulares son redes ramificadas de filamentos de sellado, cada una formada por múltiples proteínas transmembranales y proteínas intracelulares.

Proteínas transmembranales:

  • Incrustadas en la membrana plasmática de 2 células adyacentes: los dominios extracelulares de las proteínas en 1 célula se continúan con los de las proteínas transmembranales en la célula opuesta.
  • La proteína ocludina tiene bucles extracelulares e intracelulares que ayudan a regular la permeabilidad paracelular.
    • Influye en la actividad intracelular, como en la expresión génica y el metabolismo energético
    • Tiene 9 dominios principales, que se distribuyen intra y extracelularmente
    • Estabiliza las uniones estrechas
    • Fortalece la función de barrera de las uniones estrechas
  • La proteína claudina se considera la columna vertebral de las uniones estrechas.
    • Sella el espacio paracelular
    • 4 dominios transmembranales, con ambos extremos dentro del citoplasma
    • Tiene la capacidad de unirse a las proteínas de andamio
  • Las moléculas de adhesión celular regulan la vía paracelular
    • Tienen solo 1 dominio transmembranal
    • Ayudan a mantener la polaridad celular
Tipos de uniones celulares

Ilustración que muestra las fibras de las proteínas transmembranales (claudinas y ocludinas) que se unen fuertemente a las membranas plasmáticas adyacentes

Imagen: “Types of Cell Junctions” por OpenStax College Licencia: CC BY 3.0 , editado por Lecturio.

Función

  • Barrera de difusión entre las células adyacentes
  • Impiden el paso de iones y moléculas entre las células
    • Las moléculas pasan selectivamente según sea el tamaño y la carga.
    • Generalmente, los cationes tienen mayor preferencia de paso.
  • Separan los compartimentos tisulares en lados apicales y basales y mantienen la polaridad de las células
    • Evitan la difusión lateral de proteínas entre las superficies apical y basolateral
    • Preservan el funcionamiento de actividades especializadas como la endocitosis mediada por receptores
  • Mantienen el equilibrio osmótico
  • Generalmente, las células se clasifican como herméticas o con fugas. Las uniones estrechas tienen un papel importante para determinar si las células tienen células epiteliales estrechas o con fugas.
    • Las células epiteliales estrechas incluyen células del túbulo contorneado distal en los conductos renales y biliares y las células que componen la barrera hematoencefálica.
    • Las células epiteliales con fugas incluyen células en el túbulo proximal del riñón. Estas células contienen menos uniones estrechas, lo que contribuye a su característica de fuga.

Uniones de Anclaje

Adherentes

Definición:

Las uniones adherentes son uniones entre células que están unidas al citoesqueleto de actina. Estas uniones también se conocen como zonula adherens, uniones intermedias o desmosomas de cinturón.

Localización:

  • Entre células epiteliales adyacentes
  • Se observan principalmente en células endoteliales y epiteliales
  • Más basales que las uniones estrechas

Composición:

  • Filamentos de actina
    • Intracelular
    • Parte del citoesqueleto
  • E-cadherinas
    • Proteínas de adhesión transmembranal
    • Dependientes de calcio
    • Forman homodímeros
  • Los filamentos de actina y las E-cadherinas están conectados por vinculina y catenina.
    • Las cateninas se unen a la cadherina.
    • Las cateninas también pueden unirse al citoesqueleto de actina.

Función:

  • Mantienen a las células en forma de cinturón
  • Células de anclaje
  • Proporcionan fuerza
  • Mantienen la forma de la célula (puede desempeñar un papel en el anillo contráctil de actina)
Las uniones adherentes interactúan con los filamentos de actina a través de sus proteínas, como la cadherina y la catenina.

Las uniones adherentes interactúan con los filamentos de actina a través de sus proteínas, como la cadherina y la catenina.

Imagen: “Principal interactions of structural proteins at cadherin-based adherens junction” por Mariana Ruiz  Licencia: Dominio Público

Desmosoma

Definición:

Los desmosomas son estructuras resistentes que ayudan en la adhesión celular, uniendo los filamentos intermedios a la membrana plasmática. Estas estructuras también se conocen como mácula adherens o desmosoma spot.

Localización:

  • Localizados entre las células adyacentes
  • Se encuentran en células epiteliales, cardiomiocitos (discos intercalados)
  • Generalmente, se encuentran en células que están bajo grandes cantidades de estrés mecánico

Composición:

  • Placa desmosómica:
    • Formada de proteínas de cadherina
      • Desmogleína: una proteína de adhesión celular
      • Desmocolina: una proteína de adhesión celular
    • Ubicada en el lado citoplasmático de la membrana celular
  • Filamentos intermedios de queratina
  • Filamentos de desmina

Función:

  • Soporte estructural
  • Mantiene la estructura celular contra la fuerza mecánica

Patología:

Varias enfermedades están asociadas con los desmosomas. La miocardiopatía y las afecciones de formación de ampollas se han relacionado con mutaciones en la familia de proteínas de los desmosomas.

  • Miocardiopatía arritmogénica
  • Pénfigo vulgar
  • Pénfigo foliáceo
Desmosomas que unen células adyacentes

Desmosomas que unen células adyacentes

Imagen por Lecturio.

Hemidesmosoma

Definición:

Los hemidesmosomas son pequeñas estructuras especializadas cuya función es conectar una célula a la matriz extracelular.

Localización:

  • Se encuentran en el lado basal de la célula epitelial
  • Localizados entre la célula y la matriz extracelular, conectando las células epiteliales basales con la lámina lúcida
  • Se encuentran principalmente en los queratinocitos de la piel

Composición:

  • 2 clasificaciones de hemidesmosomas:
    • Tipo 1
      • Localizados en epitelio estratificado y pseudoestratificado
      • Contienen 5 proteínas principales
    • Tipo 2: contienen menos proteínas
  • Complejo multiproteico:
    • Integrina (enlazador transmembranal)
    • Filamentos de queratina
    • Membrana basal (laminina, colágeno)
  • Las integrinas integran el citoesqueleto intracelular (queratina) a la membrana basal.

Función:

  • Forma la unión dermoepidérmica
  • Firme adhesión de las células a la membrana basal

Patología:

Los hemidesmosomas son importantes para mantener los queratinocitos unidos a la lámina basal. La enfermedad de estas estructuras conduce a afecciones de formación de ampollas (epidermólisis ampollosa)

Tipos de uniones celulares

Ilustración de los 3 tipos de uniones de anclaje que mantienen la forma de la célula

Imagen: “Types of Cell Junctions” por OpenStax College. Licencia: CC BY 3.0, editado por Lecturio.

Uniones Gap

Definición

Las uniones gap son canales de proteínas que conectan el citoplasma de 2 células para permitir el paso molecular. Esta estructura también puede denominarse un nexo o mácula comunicante.

Unión de celda de brecha

Uniones gap entre 2 células adyacentes con múltiples conexiones

Imagen: “Gap cell junction” por Mariana Ruiz. Licencia: Dominio Público, editado por Lecturio.

Localización

  • Localizadas entre células epiteliales adyacentes
  • Se encuentran en cualquier célula inmóvil del cuerpo (no se encuentra en células móviles como los espermatozoides)
  • Se encuentran con mayor frecuencia en las células cardíacas y células de la retina

Composición

  • Las conexonas forman la unión gap.
    • Compuestas por 6 proteínas de conexina que abarcan a las porciones transmembranales
    • Forman un tubo con poros en cada extremo
    • Un par de conexonas se conectan dentro del espacio intercelular.
  • El espacio intercelular es entre 2 y 4 nm.
  • Los hemicanales que consisten en las mismas proteínas se denominan homoméricos.
  • Los hemicanales que consisten en diferentes proteínas se denominan heteroméricos.
Brecha de la salida

Ilustración de una unión gap

Imagen: “Types of Cell Junctions” por OpenStax College. Licencia: CC BY 3.0, editado por Lecturio.

Función

  • Actúan como una forma de comunicación entre las células
  • Forman canales que permiten el intercambio de:
    • Iones (impulsos eléctricos)
    • Moléculas reguladoras (citoquinas)
    • Metabolitos
  • Permiten el acoplamiento de las funciones eléctricas y metabólicas entre las células
  • Regulan la activación de 2dos mensajeros y sus impactos en la función celular
  • Capacidad adhesiva entre células vecinas

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Relevancia Clínica

  • Metástasis: la pérdida de la función de la E-cadherina da como resultado el debilitamiento del anclaje de las células a través de las uniones adherentes. Se ha demostrado que la pérdida de E-cadherina aumenta la invasión de células cancerosas. Las células cancerosas pueden migrar y causar metástasis sin la funcionalidad de las uniones adherentes.
  • Pénfigo vulgar: una enfermedad que es una reacción de hipersensibilidad de tipo II en la que los autoanticuerpos se dirigen al complejo desmosoma (desmogelina), lo que provoca la pérdida de la integridad estructural, especialmente durante las fuerzas de cizallamiento en la epidermis, lo que hace que la capa dérmica se deslice y forme ampollas. A pesar de ser una afección rara, el pénfigo vulgar es la forma más común de pénfigo. La afección es progresiva sin tratamiento. El tratamiento primario es un corticosteroide.
  • Penfigoide ampolloso: una reacción de hipersensibilidad de tipo II en la que los autoanticuerpos se dirigen al complejo hemidesmosoma (desmogelina), lo que provoca la pérdida de conexión de la epidermis con la membrana basal dérmica. El diagnóstico requiere una presentación clínica clásica y hallazgos confirmatorios en la biopsia. Los pacientes presentan ampollas tensas que se rompen. Los esteroides tópicos son la principal modalidad de tratamiento.

Referencias

  1. Alberts, B, Johnson, A, Lewis, J, et al. (2002). Cell junctions. Molecular Biology of the Cell, 4th Edition. New York: Garland Science. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26857/.
  2. (2016). Guyton and Hall textbook of medical physiology (13th edition.). Philadelphia, PA: Elsevier.
  3. Goodenough, DA, & Paul, DL. Gap junctions. (2009). Cold Spring Harb Perspect Biol. 2009;1(1):a002576. doi:10.1101/cshperspect.a002576
  4. Meng, W, & Takeichi, M. (2009). Adherens junction: Molecular architecture and regulation. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2009;1(6):a002899. doi:10.1101/cshperspect.a002899
  5. Muse, ME, & Crane, JS. Physiology, epithelialization. [Updated 2021 Apr 29]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2021 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK532977/.

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