Las células de los organismos pluricelulares se organizan en tejidos y órganos. En los animales, esta disposición depende en gran medida de su capacidad para adherirse bien a la matriz extracelular o a otras células. La adhesión se realiza por medio de las denominadas proteínas de adhesión, las cuales se encuentran ancladas a la membrana plasmática. Evolutivamente, estas proteínas han permitido la aparición de los animales. De hecho, las moléculas de adhesión de los diversos grupos de animales, incluyendo a las esponjas marinas, son muy parecidas entre sí. La adhesión no sólo sirve para anclar y situar a las células para formar andamiajes tridimensionales, sino también como una forma de comunicación celular. Es decir, el grado de adhesión y a quién se adhieren las células es un tipo de información útil para la célula.
La adhesión también sirve para que las células se puedan mover por el tejido o entre tejidos. Hay que tener en cuenta que las células no se desplazan nadando sino reptando. Por tanto, para moverse las células necesitan primero perder la adhesión que las mantiene fijas y posteriormente exponer otras moléculas que permitan crear puntos de anclaje y arrastrar el citoplasma en la dirección del movimiento. Es interesante que en algunas circunstancias, como durante el desarrollo embrionario, las células se mueven en grupos de manera coordinada, para lo cual son necesarias las adhesiones célula-célula.
Las proteínas de adhesión se disponen en la superficie celular, pudiendo difundir lateralmente por la membrana. Cuando se unen a una molécula extracelular quedan ancladas. Individualmente, la fuerza con la que se adhieren no es muy grande pero al ser muchas moléculas generan una fuerte adhesión actuando a modo de Velcro. Algunas de las moléculas de adhesión pueden interaccionar lateralmente entre sí, y con otras proteínas, para formar grupos que aumentan la fuerza de adhesión en puntos determinados de la superficie celular formando uniones focales y complejos de unión. Las células son capaces de controlar la intensidad de la adhesión y a quién se unen mediante diversos mecanismos. Pueden variar el tipo y la cantidad de moléculas de adhesión que exponen en su membrana plasmática mediante el control de su síntesis y degradación, o secuestrándolas temporalmente en compartimentos internos mediante endocitosis y exocitosis. Otro mecanismo es mediante la activación o inactivación temporal de las moléculas que están en la membrana.
Hay dos tipos de moléculas de adhesión, aquellas que unen la célula a la matriz extracelular y aquellas que establecen uniones directas entre dos células contiguas.
1. Adhesión de la célula de la matriz extracelular
Las integrinas son las moléculas más importantes en la adhesión de la célula a la matriz extracelular. Son una gran familia de proteínas transmembrana presentes en prácticamente todos los animales. Estructuralmente están formadas por dos subunidades (alfa y beta) (Figura 1). En mamíferos hay 18 unidades alfa y 3 unidades beta que por combinación pueden formar hasta 24 integrinas diferentes, las cuales se expresan según el tejido o estado fisiológico de la célula. Cada una tiene 3 dominios moleculares: un dominio intracelular que contacta con los filamentos de actina del citoesqueleto (algunas veces con los filamentos intermedios), otro extracelular globular que es capaz de unirse al colágeno, fibronectinas y lamininas, y un dominio intramembrana formado por secuencias de aminoácidos hidrófobos entre las cadenas de ácidos grasos de la membrana. La capacidad de las integrinas para unirse a moléculas de la matriz extracelular y al citoesqueleto permite una continuidad estructural mecánica entre el interior y el exterior de la célula. Pero además permite modificar el comportamiento celular en función de las moléculas presentes en la matriz extracelular (actúan como receptores). Esto es posible porque el estado de adhesión de la integrina se transmite a su dominio citosólico, el cual interactúa con proteínas que son capaces de viajar por el interior del citoplasma para afectar a rutas moleculares o viajar al interior del núcleo para alterar la expresión génica. También la célula puede modificar su capacidad de adhesión cambiando el número de integrinas, sintetizando subunidades de integrinas particulares, o modificando su fuerza de unión tras modificaciones de su dominio intracelular. En general la intensidad de la adhesión de las integrinas es menor que la de otras proteínas de adhesión.
Las integrinas suelen aparecer asociadas en la membrana plasmática formando las denominadas adhesiones focales y también formar agregados mayores como son los hemidesmosomas. En el caso de las integrinas que forman parte de los hemidesmosomas, su dominio citosólico está en contacto con filamentos intermedios y no con los de actina. La fuerza de unión de una célula a la matriz extracelular depende pues de la cantidad, tipo y estado de las integrinas que presenta en su membrana plasmática.
2. Adhesión entre células.
Estas moléculas de adhesión se encargan de adherir directamente unas células a otras. Hay cuatro tipos: cadherinas, inmunoglobulinas, selectinas y algunos tipos de integrinas (Figura 2). Las cadherinas se encuentran en la superficie de la mayoría de las células animales y forman uniones homotípicas, es decir, reconocen a otras cadherinas en la célula adyacente. Tienen la capacidad de asociarse lateralmente y formar grupos o focos de mayor adhesión puntual. Hay más de 100 cadherinas diferentes y se dividen en clásicas y desmosomales (estas últimas se encuentran en complejos de unión). El nombre de cadherina viene de calcium y adhesion porque necesitan el calcio para adherirse. Son una superfamilia de proteínas cuyos miembros se distribuyen por diferentes tejidos. Así, la N-cadherina se expresa en el tejido nervioso, la E-cadherina en el tejido epitelial, etcétera. Es por ello que juegan un papel importante en la segregación de poblaciones celulares en los distintos tejidos. Son especialmente importantes durante el desarrollo embrionario. Las cadherinas denominadas desmogleínas y desmocolinas son parte estructural de los desmosomas (macula adherens) y uniones adherentes (zonula adherens).
Las moléculas de adhesión del tipo inmunoglobulina forman uniones homotípicas con inmunoglobulinas presentes en la célula adyacente, aunque también pueden realizar uniones heterotípicas con otro tipo de moléculas, es decir, se unen a moléculas de diferente tipo de la otra célula. Es también una gran familia de proteínas con distribución específica de sus miembros en los distintos tejidos. Por ejemplo, la N-CAM aparece en el sistema nervioso. Sus uniones no son tan fuertes como las de las cadherinas y parece que actúan ajustando de forma más fina la asociación entre células de un mismo tejido. Las selectinas son también proteínas de adhesión entre células, pero forman uniones heterotípicas ya que se unen a glúcidos presentes en la célula vecina. Esto es gracias a que poseen un dominio que tiene apetencia por determinados azúcares (ácido siálico y fucosa). Son importantes en la unión de los glóbulos blancos a las paredes del endotelio cuando abandonan el torrente sanguíneo para adentrarse en los tejidos. Algunas integrinasno median en la adhesión de las células a la matriz extracelular sino que forman adhesiones célula-célula. En concreto, algunas integrinas pueden formar uniones con algunas moléculas transmembrana del tipo de las inmunoglobulinas.
En algunas células existen otras proteínas de adhesión denominadas ocludinas y claudinas que forman uniones célula-célula y que se agrupan formando los complejos de unión denominados uniones estrechas.
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Bibliografía ↷
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Bibliografía
Hynes RO. 1999. Cell adhesion: old and new questions. Trends in neurosciences. 9(12): M33-M37.
Luo BH, Carman CV, Springer TA. 2007. Structural basis of integrin regulation and signaling. Annual review of immunology. 24: 619-647.
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