Como hemos visto en el apartado anterior las células se anclan a la matriz extracelular y a otras células mediante unas proteínas especializadas. Las integrinas, cadherinas, selectinas e inmunoglobulinas son las más importantes. En ocasiones, muchas moléculas de adhesion se reúnen en puntos concretos de la membrana para formar estructuras macromoleculares denominadas complejos de unión y uniones focales, las cuales son fundamentales para mantener la cohesión de muchos tejidos, principalmente los epitelios, el tejido muscular y el nervioso.
Los complejos de unión se clasifican según su forma, las moléculas de adhesión que los componen, los elementos a los que se unen y sus interacciones con el citoesqueleto. La primera vez que se observaron fue con el microscopio electrónico y se clasificaron morfológicamente, pero fueron las técnicas de biología molecular las que permitieron desentrañar sus estructuras moleculares.
1. Uniones estrechas
Las uniones estrechas o zonula occludens (Figura 1) se encuentran en diferentes tipos celulares, como en las partes apicales de los epitelios, en los endotelios del sistema nervioso, en los hepatocitos, y en el tejido muscular cardiaco. Establecen uniones tan fuertes y estrechas entre las células contiguas que prácticamente no dejan espacio intercelular entre sus membranas plasmáticas.
En el caso de las células epiteliales, las uniones estrechas forman una especie de cremallera que rodea todo el perímetro celular. Además de mantener cohesionadas fuertemente a las células realizan otras dos funciones. En los epitelios, por ejemplo en el epitelio digestivo, impiden la difusión intercelular de moléculas evitando que las sustancias del interior del tubo digestivo penetren en el organismo por los espacios intercelulares. Esto obliga a las sustancias a ser captadas selectivamente por parte de las células epiteliales (vía transcelular), donde son transformadas y liberadas al torrente sanguíneo. Pero, además, las uniones estrechas permiten la polaridad de las células epiteliales puesto que impiden la difusión lateral de moléculas insertas en sus membranas celulares, incluidos lípidos. Es decir, actúan como una barrera física a la difusión lateral de las moléculas de la membrana plasmática. Con ello se consigue una zona o dominio apical con un juego de moléculas distinto al que hay en el dominio latero-basal de la célula epitelial. Esta separación es importante para establecer un camino transcelular de captación y liberación de sustancias desde el exterior hacia el interior.
En los capilares del sistema nervioso central las células endoteliales están unidas por uniones estrechas que contribuyen a establecer la barrera hematoencefálica, la cual es un filtro importante para las moléculas que tienen intercambiarse entre la sangre y las neuronas y glía.
Las uniones estrechas están formadas por más de 40 proteínas diferentes. La moléculas transmembrana son la ocludina, una familia de moléculas denominadas claudinas, y las proteínas JAM (junctional adhesion molecules). Las claudinas parecen ser las más importantes en el establecimiento de la unión de adhesión y en estas uniones forman unos poros que dejan pasar ciertos iones por el espacio extracelular, no más de 1 nanómetro de diámetro. Hay 20 tipos de claudinas, cada una de las cuales forma uno poro extracelular distinto y así los epitelios pueden modificar la selectividad de su permeabilidad intercelular según el tipo de claudina que expresen. Las ocludinas no son estrictamente necesarias para la formación de la unión estrecha, pero si para mantener la estabilidad y la función de barrera. Las proteínas JAM forman conexiones intercelulares, pero su función parece ser más importante en la estabilización del complejo de unión. El dominio intracelular de estas moléculas de adhesión interactúa con otras moléculas denominadas ZO (zonula occludens), las cuales forman un entramado que interacciona con los filamentos de actina del citoesqueleto y con otras proteínas citosólicas que desencadenan cascadas de señalización. Una observación interesante en algunos tipos celulares es que las uniones estrechas parecen depender de la presencia de uniones adherentes.
2. Uniones adherentes
Las uniones adherentes (zonula adherens) son complejos de unión que se forman en las células epiteliales y que se sitúan próximas y basales a las uniones estrechas (Figura 2). Su misión es unir células vecinas. Son los primeros complejos de unión que se forman durante el desarrollo de los epitelios, aparecen antes que las uniones estrechas, por lo que parecen actuar en procesos morfogenéticos durante el desarrollo embrionario. Al igual que las uniones estrechas forman una estructura a modo de cinturón en todo el perímetro celular, aunque también se pueden encontrar a modo de placas. Las E-cadherinas y las nectinas son las moléculas encargadas de realizar las conexiones célula-célula mediante su dominio extracelular, mientras que al dominio intracelular se unen moléculas como las β- y α-cateninas, la catenina p120 y la afadina. Estas proteínas hacen de intermediarias entre las moléculas de adhesión y los filamentos de actina del citoesqueleto. La β-catenina puede liberarse según el estado de unión de la célula y desencadenar cambios en la expresión génica cuando se desplaza hasta el núcleo.
Las uniones adherentes se ensamblan de manera secuencial. Primero se forman uniones mediadas por las nectinas, que forman enlaces relativamente débiles, y luego reclutan a las cadherinas que son las que establecen uniones más fuertes y estables. Pero además, parece que la formación de las uniones adherentes posibilita la formación de las uniones estrechas, al menos en algunos tipos celulares. Las ocludinas, más su entramado intracelular de proteínas asociadas, se ensamblarían a partir de las uniones adherentes, y parece que las proteínas ZO tienen un papel relevante en este proceso.
Aunque para mantener la integridad de los epitelios son necesarias las uniones estrechas, uniones adherentes y desmosomas, sólo las uniones adherentes son necesarias para los movimientos coordinados de poblaciones celulares en los epitelios, un fenómeno que es relativamente frecuente. Las uniones célula-célula de esos complejos de unión permiten un cableado que se extiende por la población celular y hacen que estas células actúen de forma coordinada. Por ejemplo, para tapar una herida en un epitelio.
3. Desmosomas
Los desmosomas o macula adherens (Figuras 3 y 4), al contrario que los dos complejos de unión anteriores, establecen conexiones puntuales en forma de disco entre células vecinas, como si fuesen remaches. Son muy abundantes entre las células epiteliales y entre las musculares, pero también en otros tejidos como el nervioso. Las uniones entre células están mediadas por moléculas del tipo cadherinas denominadas desmogleínas y desmocolinas. El dominio intracelular de estas cadherinas contacta con filamentos intermedios como las queratinas, gracias a proteínas intermediarias.
4. Hemidesmosomas
Los hemidesmosomas (Figuras 4 y 5) y las uniones focales establecen uniones fuertes entre las células y la matriz extracelular. En ambos casos las uniones se establecen por integrinas. Los hemidesmosomas unen las células epiteliales a la lámina basal gracias al dominio extracelular de la integrina, mientras que el dominio intracelular contacta con los filamentos intermedios citosólicos (Figura 5). Aunque los hemidesmosomas parecen desmosomas sin una de sus mitades, molecularmente son diferentes. Las uniones focales unen a las células con diversos tipos de matrices extracelulares gracias a otro tipo de integrinas que en su dominio intracelular contacta con los filamentos de actina.
Algunos autores suelen colocar en este apartado de estructuras cohesivas macromoleculares a las uniones en hendidura. Estas son uniones entre células establecidas por unas moléculas denominadas conexinas. Sin embargo, las uniones en hendidura no tienen como principal misión cohesionar tejidos sino permitir la comunicación directa entre citoplasmas de células vecinas, gracias a los canales que crean las conexinas.
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Bibliografía ↷
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Bibliografía
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