Atlas de histología vegetal y animal

Las células se adhieren a otras células y a la matriz extracelular mediante proteínas transmembrana de adhesión. Destacan las integrinas, cadherinas, selectinas e inmunoglobulinas. En ocasiones, muchas proteínas de adhesión se unen entre sí, y con otras proteínas, para formar grandes complejos de adhesión macromolecular, generalmente conocidos como uniones celulares. Estos andamios moleculares son esenciales para mantener la integridad de muchos tejidos, como el epitelial, el muscular y el nervioso.

Las uniones celulares se clasifican según su morfología, el tipo de moléculas de adhesión que contienen, las estructuras a las que se adhieren y sus interacciones con el citoesqueleto. Las uniones celulares se observaron por primera vez con microscopios electrónicos y se denominaron según su morfología, pero fueron las técnicas de biología molecular las que descubrieron su compleja organización molecular.

Uniones estrechas

Las uniones estrechas (Figura 1), también conocidas como zonula occludens, se encuentran en la parte más apical de las células epiteliales, en el músculo cardíaco, en el edotema del sistema nervioso central y en los hepatocitos. Establecen contactos tan fuertes y estrechos entre las células contiguas que el espacio intercelular queda casi ocluido.

En las células epiteliales, las uniones estrechas funcionan como una cremallera alrededor del perímetro celular. Además de la fuerte adhesión, las uniones estrechas desempeñan otras funciones. Por ejemplo, en el epitelio del intestino, las uniones estrechas no permiten la difusión de moléculas a través del espacio intercelular entre los enterocitos, y se ven obligadas a cruzar a través del enterocito, una vía mucho más selectiva. Además, las uniones estrechas mantienen la polaridad de las células epiteliales porque forman una barrera física, de modo que impiden la difusión lateral de las moléculas de la membrana, tanto proteínas como lípidos. Se trata de una barrera física para la difusión lateral en la membrana plasmática. Así, se establece un dominio apical de la membrana plasmática con un conjunto particular de moléculas, diferente del dominio laterobasal. Esto es esencial para dirigir adecuadamente las moléculas desde el lumen del intestino hacia los vasos sanguíneos: entran en el enterocito por el dominio apical y salen por el dominio basolateral.

Las uniones estrechas están compuestas por más de 40 tipos de proteínas. Las proteínas transmembrana son las claudinas, una familia de proteínas conocidas como ocludinas, y las proteínas JAM (Junctional Adhesion Molecules). Las claudinas son proteínas transmembrana encargadas de realizar la adhesión célula-célula, y entre los puntos de adhesión hay un espacio extracelular muy estrecho (aproximadamente 1 nm) que permite que los iones viajen entre las células. Existen veinte tipos de claudinas que forman pasillos de diferentes tamaños. Las células pueden cambiar la expresión de los tipos de claudinas, regulando así la permeabilidad a través del espacio intercelular. Las ocludinas no son realmente necesarias para las uniones estrechas, pero proporcionan estabilidad a la unión celular y ayudan a crear una mejor barrera. Las proteínas JAM establecen conexiones intercelulares, pero parecen ser más importantes para estabilizar el andamiaje macromolecular. El dominio intracelular de estas proteínas está asociado a otras moléculas conocidas como ZO (zonula occludens), que a su vez están conectadas a los filamentos de actina y a otras proteínas citosólicas. Dependiendo del estado de adhesión de la célula, estas interacciones moleculares intracelulares pueden desencadenar vías de señalización que afectan a la fisiología celular. Una observación interesante es que la aparición de uniones estrechas en las células puede necesitar la presencia de uniones adherentes.

Uniones adherentes

Las uniones adherentes (zonula adherens) son uniones celulares entre células epiteliales. Se encuentran en la parte apical de la célula, justo por debajo de las uniones estrechas. Durante el desarrollo, las uniones adherentes son la primera unión celular que aparece en los epitelios, antes que las uniones estrechas. Se cree que participan en los procesos morfogenéticos. Al igual que las uniones estrechas, las uniones adherentes forman una estructura en forma de cinturón alrededor de la célula. Los dominios extracelulares de las caderinas E y las nectinas están implicados en los contactos célula-célula, mientras que sus dominios intracelulares están vinculados a varias moléculas como las β- y α-cateninas, la catenina p120 y la afadina. Estas proteínas son intermediarias entre las moléculas de adhesión y los filamentos de actina. Además, la β-catenina puede entrar en el núcleo y modificar la expresión de los genes.

Las uniones de adherencia se ensamblan de forma secuencial. Primero se establecen uniones mediadas por nectinas, que forman adhesiones bastante débiles, y luego se reclutan cadherinas para formar contactos más fuertes y estables entre las células. En algunos tipos celulares, las uniones adherentes inician la formación de uniones estrechas. Las ocludinas, junto con su andamiaje proteico, son reclutadas primero por las uniones adherentes, y las proteínas ZO pueden tener un papel relevante en este proceso.

Las uniones estrechas, las uniones adherentes y los desmosomas son necesarios para la integridad de la capa epitelial. Pero sólo las uniones adherentes son necesarias para los movimientos coordinados de grupos de células epiteliales a través de la capa epitelial, que es un movimiento relativamente frecuente. Las adhesiones célula-célula realizadas por las uniones adherentes construyen una red conectada de haces de filamentos de actina de diferentes células que unen una población celular. Estas células conectadas se comportan de forma coordinada, por ejemplo, para cubrir una región herida.

Desmosomas

Los desmosomas (mácula adherente) realizan adhesiones célula-célula en forma de puntos, como remaches (Figura 2). Son muy abundantes en los tejidos epiteliales y musculares, pero también pueden encontrarse en prácticamente todos los tejidos, por ejemplo en el tejido nervioso. Las cadherinas (desmogleína y desmocolina) son las proteínas de adhesión de los desmosomas. Los dominios intracelulares de las cadherinas de los desmosomas se asocian a filamentos intermedios a través de proteínas intermedias.

4. Hemidesmosomas

Los hemidesmosomas y las adhesiones focales establecen contactos de adhesión entre las células y la matriz extracelular (Figura 3). Ambos contienen integrinas como molécula de adhesión. Los hemidesmosomas son uniones entre las células epiteliales y la lámina basal (un tipo de matriz extracelular). Intracelularmente, el dominio cistólico de estas integrinas se asocia a filamentos intermedios. Aunque los hemidesmosomas se parecen a la mitad de un desmosoma, están compuestos por moléculas diferentes. Las adhesiones focales son de menor tamaño y realizan uniones entre las células y la matriz extracelular mediante integrinas, que se unen intracelularmente a filamentos de actina.

Es común incluir las uniones en hueco dentro del grupo de uniones celulares. Las uniones en hueco son canales moleculares situados en la membrana plasmática que permiten la comunicación directa entre el citoplasma de células contiguas. Cada canal, conocido como conexón, está formado por 6 conexinas, y hace posible la difusión de pequeñas moléculas entre ambos citoplasmas. Por ello, las uniones en hendidura deben considerarse como complejos moleculares de comunicación célula-célula en lugar de estar implicados en la adhesión célula-célula.

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