Sem. BC 9: Integración celular en un organismo celular

Programa:

-Concepto y componentes de un nicho celular. Matriz extracelular. Adhesiones célula-célula; célula-matriz.

Transformación celular-pérdida de adhesión.

-La matriz extracelular en tejidos epiteliales y en tejidos no epiteliales.

-Remodelación de matrices. Rol de las metaloproteasas.

 

Unión celular:

1.- Célula a célula

2.- Célula a componentes de la matriz extracelular

Con estos dos criterios se generan 4 subtipos de uniones

Uniones de anclaje: 4 categorías

• Adherentes
• Desmosomas
• Estrechas u oclusivas
• Comunicantes o GAP

Anclan componentes del citoesqueleto con otras células o con la matriz extracelular

• Filamentos de actina (microfilamentos) con otra célula o con matriz extracelular
• Filamentos intermedios con otra célula o con matriz extracelular

 

Moléculas de adhesión: cadherinas

• Proteína transmembrana
• Porción extracelular (N-terminal) poseen dominios cadherina -> se une a otra cadherina
• Depende de calcio (iones), por eso el nombre CAdherina
• Se unen extracelularmente las dos cadherinas, dependiendo del ión calcio extracelular
• Cadherinas clásicas:

1. E-Cadherina: epitelios
2. N-Cadherina: tejido nervioso y muscular
3. P-Cadherina: placenta

• Son estrictamente homogénicas (E-Cadherina con E-Cadherina), lo que permite:

1. El reconocimiento específico en la morfogénesis embrionaria
2. Separación de grupos celular
3. Diferentes niveles de expresión de cadherina -> distintos tipos de uniones específicas

 

I

Uniones adherentes

• Utiliza filamentos de actina (microfilamentos)
• Usan moléculas de cadherina clásicas
• Comunes en epitelios, no así en tejidos mesenquimáticos
• Zónula adherens -> concentración de uniones adherentes
• Ocupa el principio del velcro, múltiples uniones débiles -> sumatoria -> unión fuerte
• Si se aumenta la fuerza de tensión entre células con uniones por cadherinas, esta señal se transmite al interior de la célula -> se reclutan filamentos de actina para así resistir tracción

 

Desmosomas

• Utiliza filamentos intermedios
• Usan moléculas de cadherina no clásicas
• En células epiteliales y musculares
• Se pueden observar entre límites de células musculares cardiacas (cardiomiocitos), en forma de discos intercalares:

1. Epitelios: filamentos intermedio -> queratina
2. Musculares: filamento intermedio -> desmina

• Uniones con forma de disco -> localizados en forma de botones

 

Estrechas u oclusivas

• Típicas de células epiteliales -> formar barrera de permeabilidad
• Proteínas que forman hebras: claudina y ocludinas
• Cuando las uniones se yuxtaponen logran su función de hebra ocluyente
• Se restringen a una zona bien apical y lateral -> Zónula ocludens, que va entonces por encima de las uniones adherentes

 

Uniones comunicantes o GAP

• Función opuesta a ocludens
• Puente acuoso (formado por dos hemicanales unidos) entre dos células yuxtapuestas -> difunden moléculas de poco tamaño
• Iones, monosacáridos, ATP. Los iones van a acoplar las células desde un punto de vista eléctrico, como ocurre en las neuronas de tipo eléctrico o las células musculares cardiacas que van a estar sincronizadas por este tipo de uniones GAP
• No pasan proteínas (son muy grandes) por este tipo de unión
• Son uniones muy frecuentes en: epitelios, células cardiacas y en las neuronas que tienen sinapsis de tipo eléctrico
• Formadas principalmente por la proteína conexina 43 y 45, que son muy redundantes (protegiendo las posibles mutaciones)

 

Unión célula-matriz

• Integrinas -> más de 24 clases, proteína transmembrana y filamentos de actina
• Se unen a un componente específico de la matriz: por ejemplo la laminina o fibronectina
• Dependen de iones en medio extracelular, por ejemplo Ca, K, P
• Frecuente en células mesenquimáticas, se genera entonces:

1. Protrusión del frente anterior
2. Anclaje de la célula a la matriz
3. Retracción del polo posterior

Unión integrina y filamentos intermedios

• Exclusivamente en las células basales del epitelio con laminina (se une entonces a la membrana basal)

 

II

Matriz extracelular (ME)

• Importante, por ejemplo en el hueso -> matriz extracelular osificada, en epitelio -> lámina basal
• Hay componentes comunes a toda ME: proteoglicanos, glicoproteínas, GAG’s, fibras colágenas

GAG’s:

• Polisacáridos, no ramificados, que pueden o no estar sulfatados (enormes, hasta 30.000 subunidades)
• Muy rígidos, con mucha carga negativa -> atraen agua, formando geles altamente hidratados
• Producidos por células -> en aparato de Golgi, excepción: ácido hialurónico -> en matriz extracelular
• No se encuentran libres, sino unidos a proteínas (proteoglicano), excepción: ácido hialurónico

Diferencias entre glicoproteínas y proteoglicanos:

Glicoproteínas: masa mayor aportada por proteínas y se encuentra N-glicosilado

Proteoglicanos: masa mayor aportada por polisacáridos y se encuentra O-glicosilado

Glicoproteínas adhesivas

• Principalmente proteínas con decoraciones de polisacáridos
• Pueden unirse a componentes de la matriz y superficie celular
• 200 clases de glicoproteínas
• Fibronectina y laminina -> se unen a integrinas

Fibronectinas

• Se une a fibras de colágeno, integrinas, heparinas
• 20 clases: varían sus dominios (uniones), codificada por un único gen gracias al splicing alternativo

Laminina

• Heterodímeros -> redes 3D
• En membrana basal de los epitelios

Componentes fibrilares: proteínas fibrosas que se hayan en la ME

• Colágenas
• Reticulares
• Elásticas

Colágenas:

• Empaquetamiento de fibrillas
• Tripletes -> torsión -> hélice
• Disposición ordenada y regular
• Proteína más abundante en humano, 21 genes diferentes
• Clasificados por su morfología final:

1. Dermis: tipo I
2. Reticulares: tipo III
3. Cartílago: tipo IX, X, XI
4. Etc

Reticulares -> tipo III

• Delgadas
• Frecuentes en tejidos linfoides: bazo, médula, timo, etc
• Frecuente en hígado

Elásticas

• Elastina, desmina, fibrilina
• En paredes de vasos arteriales (por ejemplo)
• Se evidencian con técnicas histológicas como: orceina y resorcina fucsina
• Permiten la deformación y la vuelta a la forma original, se desenrollan -> aumentan longitud -> vuelta a forma original

Transición epitelio-mesenquimática

• Tumores/Cresta neural/etc -> capacidad de migrar de la célula -> varía expresión del ADN

Productos proteicos -> pueden romper matriz y ayudan a migrar

• Proteasas -> metaloproteasas -> enzimas que degradan componentes de ME, por ejemplo: fibronectina, colágeno, proteglucanos
• Tumores: laminina (rompe lamina basal) -> acceder a los vasos sanguíneos -> metástasis

Entonces, a modo de conclusión, la ME siempre está siendo remodelada y modificada por células adyacentes. No es estática.

Balance tim/metaloproteasas -> estabilidad celular/dinamismo