UNIONS CEL·LULARS: TIPUS I LES SEVES CARACTERÍSTIQUES - BIOLOGIA - 2025

Les unions cel·lulars són els ponts de contacte que hi ha entre les membranes citoplasmàtiques entre cèl·lules adjacents o entre una cèl·lula i la matriu. Les unions depenen de l'tipus de teixit estudiat, destacant les connexions existents entre les cèl·lules epitelials, les musculars i les nervioses.

En les cèl·lules existeixen molècules relacionades amb l'adhesió entre elles. No obstant això, es necessiten elements addicionals que incrementin l'estabilitat de la unió de les en els teixits. Això s'aconsegueix amb les unions cel·lulars.

Tipus principals d'unions cel·lulars.

Font: Boumphreyfr, from Wikimedia Commons

Les unions es classifiquen en unions simètriques (unions estretes, desmosomes en cinturó i unions en esquerda) i les unions asimètriques (hemidesmosomas).

Les unions estretes, els desmosomes en cinturó, els desmosomes puntuals i els hemidesmosomas són unions que permeten l'ancoratge; mentre que les unions en esquerda es comporten com ponts d'unió entre les cèl·lules veïnes, permetent l'intercanvi de soluts entre els citoplasmes.

El moviment dels soluts, de l'aigua i dels ions passa a través i entre els components cel·lulars individuals. Així, hi ha la via transcelular que està controlada per una sèrie de conductes i transportadors. En contrast amb la via paracelular, que està regulada per contactes entre les cèl·lules - és a dir, les unions cel·lulars.

A les plantes trobem unions cel·lulars que recorden a les unions d'esquerda, anomenades plasmodesmes. Encara que difereixen en la seva estructura, la funció és la mateixa.

Des del punt de vista mèdic, certes deficiències en les unions cel·lulars es tradueixen en malalties adquirides o hereditàries causades per desperfectes a la barrera epitelial.

Característiques

Els organismes vius estan compostos per estructures discretes i variades anomenades cèl·lules. Aquestes es troben delimitades per una membrana plasmàtica que les manté separades de l'ambient extracel·lular.

No obstant això, tot i que són els components dels éssers vius, no s'assemblen a maons, ja que no estan aïllades entre si.

Les cèl·lules són elements que es troben comunicats entre si, i amb el medi extracel·lular. Per això, ha d'haver una manera en què les cèl·lules aconsegueixin formar els teixits i comunicar-se, mentre la membrana es manté intacta.

Aquest inconvenient s'aconsegueix resoldre gràcies a la presència de les unions cel·lulars que hi ha als epitelis. Aquestes unions estan formades entre dues cèl·lules adjacents es classifiquen d'acord amb la funció de cada un en unions simètriques i asimètriques.

A les unions asimètriques pertanyen els hemidesmosomas, ia les unions simètriques les unions estretes, el desmosoma en cinturó, els desmosomes, i les unions en esquerda. A continuació descriurem en detall cadascuna de les unions.

tipus

-unions estretes

Esquema de les cèl·lules de l'epitelo intestinal i rutes de permeabilitat selectiva. BallenaBlanca, from Wikimedia Commons

Les unions estretes, també conegudes en la literatura com unions oclusives, són sectors en les membranes cel·lulars de cèl·lules veïnes que es troben unides íntimament - com el nom "unió estreta" indica.

En condicions mitjana, les cèl·lules estan separades per una distància de 10 a 20 nm. No obstant, en el cas de les unions estretes, aquesta distància es redueix significativament i les membranes de les dues cèl·lules porten a tocar-se o fins a fusionar-se.

Una unió estreta típica se situa entre les parets laterals de cèl·lules veïnes a una distància mínima de les seves superfícies apicals.

En el teixit epitelial, totes les cèl·lules estableixen unions d'aquest tipus per a romandre units. En aquesta interacció, les cèl·lules es situen formant un patró que recorda un anell. Aquestes unions abasten la totalitat de l'perímetre.

Proteïnes involucrades en les unions estretes

Ocludina i Claudina

Les regions de contacte estret estan envoltant a tota la superfície de la cèl·lula. Aquestes regions formen tires de contacte anastomosadas de les proteïnes trasmembrana conegudes com ocludina i claudina. El terme anastomosi fa referència a la unió de certs elements anatòmics.

Aquestes dues proteïnes pertanyen a el grup de les tetraespaninas. Es caracteritzen per posseir quatre dominis transmembrana, dos bucles externs i dues cues citoplasmàtiques relativament curtes.

S'ha observat que la ocludina interacciona amb quatre molècules proteiques, anomenades ocludina de la zonula i abreujats com ZO. Aquest últim grup inclou a les proteïnes ZO 1, ZO 2, ZO 3 ia la afadina.

La claudina, per la seva banda, és una família de 16 proteïnes que constitueixen una sèrie de fibril lineals en les unions estretes, la qual cosa li permet a aquesta unió prendre el paper d'una "barrera" a la via paracelular.

Nectinas i JAM

Les nectinas i les molècules d'adhesió de les unions (abreujades per les sigles en anglès JAM), també apareixen en les unions estretes. Aquestes dues molècules es troben com homodímers al especio intracel·lular.

Les nectinas es troben connectades amb els filaments d'actina per mitjà de la proteïna afadina. Aquesta última semblés ser vital, ja que en les delecions de el gen que codifica per a la afadina en rosegadors, porten a la mort de l'embrió.

Funcions de les unions estretes

Aquest tipus d'unions entre cèl·lules exerceixen dues funcions essencials. La primera és determinar la polaritat de les cèl·lules a l'epiteli, separant el domini apical de l'basolateral i evitar que tingui lloc una difusió indeguda de lípids, proteïnes i altres biomolècules.

Com esmentem en la definició, les cèl·lules de l'epiteli s'agrupen en un anell. Aquesta estructura separa la superfície apical de la cèl·lula de les laterals i basals, el que estableix la diferenciació entre els dominis.

Aquesta separació és considerada una dels conceptes més importants dins de l'estudi de la fisiologia dels epitelis.

En segon lloc, les unions estretes impedeixen el pas lliure de substàncies per la capa de les cèl·lules epitelials, el que es tradueix en una barrera per a la via paracelular.

-Unions en esquerda o gap

Estructura i ubicació de les unions gap en cèl·lules contigües. Traduït per Kalpo, basat en una imatge d'Mariana Ruiz LadyofHats., Via Wikimedia Commons

Les unions en esquerda o gap es troben en regions desproveïdes de membrana citoplasmàtica limitant entre les cèl·lules veïnes. En una unió en esquerda, els citoplasmes de les cèl·lules es connecten i es crea una connexió física on pot ocórrer el pas de molècules petites.

Aquesta classe unions es troba virtualment en tots els epitelis, i en altres tipus de teixits, on serveixen per a propòsits bastant variats.

Per exemple, en diversos teixits les unions en esquerda poden obrir-se o tancar-se en resposta a senyals extracel·lulars, com és el cas de l'neurotransmissor dopamina. La presència d'aquesta molècula redueix la comunicació entre una classe neurones a la retina, en resposta a l'augment de la intensitat de la llum.

Proteïnes involucrades en les unions en esquerda

Les unions en esquerda estan formades per proteïnes anomenades conexinas. Així, un "conexón" s'obté per la unió de sis monómenos de conexinas. Aquesta estructura és un cilindre buit que es troba travessant la membrana citoplasmàtica.

Els conexones es disposen de manera que es crea un conducte entre els citoplasmes de les cèl·lules adjacents. A més, els conexones tendeixen a agregar-se i formar una espècie de plaques.

Funcions de les unions en esquerda

Gràcies a la formació d'aquestes unions, pot ocórrer el moviment de certes molècules entre les cèl·lules veïnes. La mida de la molècula a ser transportada és determinant, el diàmetre òptim és de 1,2, com els ions de calci i el monofosfat d'adenosina cíclic.

Específicament, són els ions inorgànics i les molècules solubles en aigua que es poden traslladar d'un citoplasma cel·lular a l'citoplasma contigu.

Les concentracions de calci juguen un paper crucial en aquest canal. Quan la concentració de calci s'incrementa, els conductes axials tendeixen a tancar-se.

D'aquesta manera, les unions en esquerda participen de manera activa en el procés d'acoblament elèctric i químic entre cèl·lules, com passa en les cèl·lules musculars de el cor, que s'encarreguen de transmetre els impulsos elèctrics.

-Unions d'ancoratge o adherents

Per sota de les unions estretes, trobem a les unions d'ancoratge. Generalment, aquestes se situen en la proximitat de la superfície apical de l'epiteli. En aquest grup, podem distingir tres grups principals, la unió adherent o desmosoma en cinturó, la macula adherens o desmosoma puntual i el desmosoma.

En aquest tipus d'unions, les membranes cel·lulars adjacents que estan unides per mitjà de zonulas i maculas adherens es troben separades per una distància cel·lular que és relativament àmplia - si les comparem amb l'espai mínim que existeix en el cas de les unions estretes.

L'espai intercel·lular es troba ocupat per proteïnes que pertanyen a la família de les cadherines, desmogleínas i desmocolinas unides a plaques citoplasmàtiques que presenten altres proteïnes anomenades desmoplaquina, placoglobina i placofilina.

Classificació de les unions d'ancoratge

unió adherent

Com passa en el cas de les unions estretes, en les unions d'ancoratge també observem el patró de disposició en forma d'anell o de cinturó. La unió adherent es troba associada amb microfilmentos d'actina, mitjançant la interacció de dues proteïnes: les cadherinas i les cateninas.

macula adherens

En alguns casos, aquesta estructura és coneguda simplement com desmosoma, és una unió puntiforme que es troba associada a filaments intermedi formats de queratina. En aquest context, aquestes estructures de queratina es denominen "tonofilimanetos". Els filaments s'estenen d'un punt a un altre en les cèl·lules epitelials.

desmosomes puntuals

Aquests aporten força i rigidesa a les cèl·lules epitelials. Així, es creu que la seva funció principal està relacionada amb l'enfortiment i l'estabilització de les cèl·lules adjacents.

Els desmosomes poden comparar-se amb una mena de reblons o soldadures, ja que s'assemblen a punts diminuts separats i no a bandes contínues.

Trobem a aquest tipus d'unions en els discos intercalats que uneixen els cardiocitos en el múscul cardíac i en les meninges que entapissen la superfície externa de l'encèfal i la medul·la espinal.

-Hemidesmosomas

Miguelferig, from Wikimedia Commons

Els hemidesmosomas entren en la categoria d'unions asimètriques. Aquestes s'estructuren tenen com a funció l'ancoratge de l'domini basal de la cèl·lula epitelial amb la làmina basal subjacent.

El terme hemidesmosoma s'usa perquè aquesta estructura sembla, literalment, "mitjà" desmosoma. No obstant, des del punt de vista de la seva composició bioquímica, les dues unions són totalment diferents.

És important aclarir que els desmosomes s'encarreguen d'adherir una cèl·lula veïna amb una altra, mentre que la funció de l'hemidesmosoma és unir a la cèl·lula amb la làmina basal.

A diferència de la macula adherens o el desmosoma, els hemidesmosomas tenen una estructura diferent, conformada per: una làmina citoplasmàtica associada a filaments intermedis i una placa de membranes externes, que s'encarrega d'unir el hemidesmosoma amb la làmina basal, per mitjà d'un filament d'ancoratge.

Una de les funcions dels hemidesmosomas és incrementar l'estabilitat global dels teixits epitelials, gràcies a la presència de filaments intermedis de l'citoesquelet units als components de la làmina basal.

Unions cel·lulars en les plantes

El regne vegetal no té la majoria de les unions cel·lulars descrites anteriorment, amb l'excepció d'una contrapart funcional que recorda a les unions d'esquerda.

En les plantes, els citoplasmes de les cèl·lules adjacents estan connectats per vies o canals anomenats plasmodesmes.

Aquesta estructura crea un continu d'una cèl·lula vegetal a la següent. Tot i que difereix estructuralment de les unions de fenedura, posseeixen papers molt similars, permetent el pas de petits ions i molècules.

perspectiva mèdica

Des del punt de vista de la medicina, les unions cel·lulars són un tema rellevant. S'ha trobat que mutacions en els gens que codifiquen per a les proteïnes involucrades en les unions es tradueixen en patologies clíniques.

Per exemple, si hi ha una certa mutació en el gen que codifica per a un tipus específic de claudina (una de les proteïnes que intervenen la interacció en les unions de l'tipus estretes) causa una rara malaltia en els humana.

Aquest és el síndrome per pèrdua renal de magnesi, i els símptomes inclouen una baixa quantitat de magnesi i convulsions.

A més, s'ha trobat que una mutació en el gen que codifica per proteïna nectina 1 és el responsable de la síndrome de paladar fes o llavi leporí. Aquesta condició és considerada com una de les malformacions més comunes en els nadons.

Mutacions en el gen de l'nectina 1 també han estat associades amb una altra condició anomenada displàsia ectodèrmica que afecta la pell, els cabells, les ungles i la dentadura dels éssers humans.

El pèmfig foliaci és una patologia ampollosa de la pell determinada per autoanticossos enfront de la desmogleína 1, element clau que s'encarrega de mantenir la cohesivitat de l'epidermis.

referències

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2015). Essential cell biology. Garland Science.
2. Cooper, GM, & Hausman, RE (2000). The cell: Molecular approach. Sinauer Associates.
3. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Invitation to biology. Macmillan.
4. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M., & Anderson, M. (2004). Animal physiology. Sinauer Associates.
5. Karp, G. (2009). Cell and molecular biology: concepts and experiments. John Wiley & Sons.
6. Kierszenbaum, A., & Tres, L. (2016). Histologia i biologia cel·lular: un introdução à patologia. Elsevier Brasil.
7. Lodish et, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP,… & Matsudaira, P. (2008). Molecular cell biology. Macmillan.
8. Voet, D., & Voet, JG (2006). Bioquímica. Ed. Mèdica Panamericana.