GIUNZIONI CELLULARI: TIPOLOGIE E LORO CARATTERISTICHE - BIOLOGIA - 2025

Le giunzioni cellulari sono ponti di contatto tra le membrane citoplasmatiche tra cellule adiacenti o tra una cellula e la matrice. Le giunzioni dipendono dal tipo di tessuto studiato, evidenziando le connessioni esistenti tra cellule epiteliali, muscolari e nervose.

Nelle cellule ci sono molecole legate all'adesione tra di loro. Tuttavia, sono necessari elementi aggiuntivi che aumentano la stabilità del legame nei tessuti. Ciò si ottiene con le giunzioni cellulari.

Principali tipi di giunzioni cellulari.
Fonte: Boumphreyfr, da Wikimedia Commons

Le giunzioni sono classificate in giunzioni simmetriche (giunzioni strette, desmosomi a cintura e giunzioni a fessura) e giunzioni asimmetriche (emidesmosomi).

Giunzioni strette, desmosomi a cintura, desmosomi puntiformi ed emidesmosomi sono giunzioni che consentono l'ancoraggio; mentre le giunzioni a fessura si comportano come ponti di giunzione tra cellule vicine, consentendo lo scambio di soluti tra citoplasmi.

Il movimento di soluti, acqua e ioni avviene attraverso e tra i singoli componenti cellulari. Quindi, c'è la via transcellulare controllata da una serie di canali e trasportatori. In contrasto con il percorso paracellulare, che è regolato dai contatti tra le cellule, cioè le giunzioni cellulari.

Nelle piante troviamo giunzioni cellulari che assomigliano a giunzioni a fessura, chiamate plasmodesmata. Sebbene differiscano nella struttura, la funzione è la stessa.

Da un punto di vista medico, alcune carenze nelle giunzioni cellulari si traducono in malattie acquisite o ereditarie causate da danni alla barriera epiteliale.

caratteristiche

Gli organismi viventi sono costituiti da strutture discrete e varie chiamate cellule. Questi sono delimitati da una membrana plasmatica che li tiene separati dall'ambiente extracellulare.

Tuttavia, sebbene siano i componenti degli esseri viventi, non assomigliano ai mattoni, poiché non sono isolati l'uno dall'altro.

Le cellule sono elementi che sono in comunicazione tra loro e con l'ambiente extracellulare. Pertanto, ci deve essere un modo per le cellule di formare tessuti e comunicare, mentre la membrana rimane intatta.

Questo problema può essere risolto grazie alla presenza di giunzioni cellulari che esistono negli epiteli. Queste giunzioni si formano tra due celle adiacenti e sono classificate in base alla funzione di ciascuna in giunzioni simmetriche e asimmetriche.

Gli emidesmosomi appartengono a unioni asimmetriche e unioni strette, desmosomi a cintura, desmosomi e unioni a fessura appartengono a unioni simmetriche. Di seguito descriveremo in dettaglio ciascuna delle articolazioni.

tipi

-Giunzioni strette

Schema delle cellule epiteliali intestinali e vie di permeabilità selettiva. White Whale, da Wikimedia Commons

Le giunzioni strette, note anche in letteratura come giunzioni occlusive, sono settori nelle membrane cellulari delle cellule vicine che sono strettamente collegate - come suggerisce il nome "giunzione stretta".

In condizioni medie, le cellule sono separate da una distanza di 10-20 nm. Tuttavia, nel caso di giunzioni strette, questa distanza è notevolmente ridotta e le membrane di entrambe le cellule portano al contatto o addirittura alla fusione.

Una tipica giunzione stretta si trova tra le pareti laterali delle cellule vicine a una distanza minima dalle loro superfici apicali.

Nel tessuto epiteliale, tutte le cellule fanno tali giunzioni per stare insieme. In questa interazione, le cellule si trovano in uno schema che ricorda un anello. Queste unioni coprono l'intero perimetro.

Proteine ​​coinvolte nelle giunzioni strette

Ocludina e Claudina

Le regioni di stretto contatto circondano l'intera superficie della cellula. Queste regioni formano strisce di contatto anastomizzate delle proteine ​​transmembrana note come occludina e claudina. Il termine anastomosi si riferisce all'unione di alcuni elementi anatomici.

Queste due proteine ​​appartengono al gruppo delle tetraespanine. Sono caratterizzati dall'avere quattro domini transmembrana, due anelli esterni e due code citoplasmatiche relativamente corte.

È stato dimostrato che l'occludina interagisce con altre quattro molecole proteiche, chiamate zonule occludin e abbreviate in ZO. Quest'ultimo gruppo include le proteine ​​ZO 1, ZO 2, ZO 3 e afadin.

Claudin, da parte sua, è una famiglia di 16 proteine ​​che costituiscono una serie di fibrille lineari in giunzioni strette, che consente a questa giunzione di assumere il ruolo di "barriera" nella via paracellulare.

Nectine e MARMELLATA

Anche le nectine e le molecole di adesione della giunzione (in breve JAM) compaiono nelle giunzioni strette. Queste due molecole si trovano come omodimeri nello spazio intracellulare.

Le nectine sono collegate ai filamenti di actina attraverso la proteina afadina. Quest'ultimo sembra essere vitale, poiché le delezioni del gene che codifica per afadin nei roditori portano alla morte dell'embrione.

Caratteristiche di giunzioni strette

Questo tipo di giunzione tra le cellule svolge due funzioni essenziali. Il primo è determinare la polarità delle cellule nell'epitelio, separando il dominio apicale dal dominio basolaterale e prevenendo la diffusione indebita di lipidi, proteine ​​e altre biomolecole.

Come accennato nella definizione, le cellule dell'epitelio sono raggruppate in un anello. Questa struttura separa la superficie apicale della cellula da quella laterale e basale, che stabilisce la differenziazione tra i domini.

Questa separazione è considerata uno dei concetti più importanti nello studio della fisiologia degli epiteli.

In secondo luogo, giunzioni strette impediscono il libero passaggio di sostanze attraverso lo strato di cellule epiteliali, determinando una barriera al percorso paracellulare.

-Unioni in fessura o gap

Struttura e posizione delle giunzioni di gap nelle celle contigue. Tradotto da Kalpo, basato su un'immagine di Mariana Ruiz LadyofHats. , tramite Wikimedia Commons

Le giunzioni gap si trovano in regioni prive di membrana citoplasmatica limitante tra le cellule vicine. In una giunzione a fessura, i citoplasmi delle cellule si connettono e si crea una connessione fisica dove può avvenire il passaggio di piccole molecole.

Questa classe di giunzioni si trova praticamente in tutti gli epiteli e in altri tipi di tessuti, dove hanno una varietà di scopi.

Ad esempio, in vari tessuti le giunzioni a fessura possono aprirsi o chiudersi in risposta a segnali extracellulari, come nel caso del neurotrasmettitore dopamina. La presenza di questa molecola riduce la comunicazione tra una classe di neuroni nella retina, in risposta all'aumentata intensità della luce.

Proteine ​​coinvolte nelle giunzioni a fessura

Le giunzioni a fessura sono costituite da proteine ​​chiamate connessine. Pertanto, un "collegamento" si ottiene dall'unione di sei monomeri di collegamento. Questa struttura è un cilindro cavo che si trova attraversando la membrana citoplasmatica.

I collegamenti sono disposti in modo tale da creare un condotto tra i citoplasmi delle cellule adiacenti. Inoltre, i collegamenti tendono ad aggregarsi e formare una sorta di piastre.

Funzioni di gap junctions

Grazie alla formazione di queste giunzioni, può verificarsi il movimento di alcune molecole tra cellule vicine. La dimensione della molecola da trasportare è determinante, il diametro ottimale è 1,2, così come gli ioni calcio e l'adenosina monofosfato ciclico.

Nello specifico, sono ioni inorganici e molecole idrosolubili che possono essere trasferiti dal citoplasma di una cellula al citoplasma contiguo.

Le concentrazioni di calcio svolgono un ruolo cruciale in questo canale. Quando la concentrazione di calcio aumenta, i dotti assiali tendono a chiudersi.

In questo modo, le giunzioni a fessura partecipano attivamente al processo di accoppiamento elettrico e chimico tra le cellule, come avviene nelle cellule muscolari del cuore, responsabili della trasmissione degli impulsi elettrici.

-Anchor o giunti di incollaggio

Sotto i giunti stretti, troviamo i giunti di ancoraggio. Generalmente, questi si trovano in prossimità della superficie apicale dell'epitelio. In questo gruppo, possiamo distinguere tre gruppi principali, la zonula aderisce o desmosoma a cintura, la macula aderisce o desmosoma puntuale e il desmosoma.

In questo tipo di giunzione, le membrane cellulari adiacenti che sono unite da zonule e macule aderenti sono separate da una distanza cellulare relativamente ampia, rispetto allo spazio minimo che esiste nel caso di giunzioni strette.

Lo spazio intercellulare è occupato da proteine ​​che appartengono alla famiglia delle caderine, desmogleine e desmocoline attaccate a placche citoplasmatiche che presentano altre proteine ​​chiamate desmoplakin, plakoglobina e placofilina.

Classificazione dei giunti di ancoraggio

Zonula aderisce

Come nel caso delle connessioni strette, nelle connessioni di ancoraggio osserviamo anche lo schema di disposizione sotto forma di anello o cintura. La zonula adherens è associata a microfilamenti di actina, attraverso l'interazione di due proteine: caderine e catenine.

La macula aderisce

In alcuni casi, questa struttura è conosciuta semplicemente come desmosoma, è un'unione puntiforme che è associata a filamenti intermedi formati da cheratina. In questo contesto, queste strutture cheratiniche sono chiamate "tonofilimanetos". I filamenti si estendono da un punto all'altro nelle cellule epiteliali.

Desmosomi puntuali

Questi forniscono forza e rigidità alle cellule epiteliali. Pertanto, si ritiene che la sua funzione principale sia correlata al rafforzamento e alla stabilizzazione delle cellule adiacenti.

I desmosomi possono essere paragonati a una sorta di rivetto o saldatura, poiché assomigliano a piccoli punti separati e bande non continue.

Troviamo questo tipo di giunzione nei dischi intercalati che uniscono i cardiociti nel muscolo cardiaco e nelle meningi che rivestono la superficie esterna del cervello e del midollo spinale.

-Emidesmosomi

Miguelferig, da Wikimedia Commons

Gli emidesmosomi rientrano nella categoria delle giunzioni asimmetriche. Queste strutture hanno la funzione di ancorare il dominio basale della cellula epiteliale con la sottostante lamina basale.

Il termine emidesmosoma viene utilizzato perché questa struttura appare letteralmente "mezzo" desmosoma. Tuttavia, dal punto di vista della loro composizione biochimica, entrambe le unioni sono totalmente diverse.

È importante chiarire che i desmosomi sono responsabili dell'adesione di una cellula adiacente all'altra, mentre la funzione dell'emidesmosoma è quella di unire la cellula con la lamina basale.

A differenza della macula aderente o del desmosoma, gli emidesmosomi hanno una struttura diversa, costituita da: una lamina citoplasmatica associata a filamenti intermedi e una placca di membrane esterne, che si occupa di unire l'emidesmosoma con la lamina basale, mediante un filamento di ancoraggio.

Una delle funzioni degli emidesmosomi è quella di aumentare la stabilità complessiva dei tessuti epiteliali, grazie alla presenza di filamenti citoscheletrici intermedi attaccati ai componenti della lamina basale.

Giunzioni cellulari nelle piante

Il regno vegetale manca della maggior parte delle giunzioni cellulari sopra descritte, ad eccezione di una controparte funzionale che ricorda le giunzioni a fessura.

Nelle piante, i citoplasma delle cellule adiacenti sono collegati da percorsi o canali chiamati plasmodesmata.

Questa struttura crea un continuum da una cellula vegetale all'altra. Sebbene differiscano strutturalmente dalle giunzioni a fessura, hanno ruoli molto simili, consentendo il passaggio di piccoli ioni e molecole.

Prospettiva medica

Da un punto di vista medico, le giunzioni cellulari sono un argomento rilevante. È stato riscontrato che mutazioni nei geni che codificano per le proteine ​​coinvolte nelle giunzioni si traducono in patologie cliniche.

Ad esempio, se c'è una certa mutazione nel gene che codifica per un tipo specifico di claudina (una delle proteine ​​che media l'interazione nelle giunzioni strette) provoca una malattia rara nell'uomo.

Questa è la sindrome da perdita di magnesio renale ei sintomi includono basso contenuto di magnesio e convulsioni.

Inoltre, si è scoperto che una mutazione nel gene che codifica per la proteina nectina 1 è responsabile della sindrome della palatoschisi. Questa condizione è considerata una delle malformazioni più comuni nei neonati.

Le mutazioni nel gene della nectina 1 sono state anche associate a un'altra condizione chiamata displasia ectodermica che colpisce la pelle, i capelli, le unghie e i denti umani.

Il pemfigo foliaceo è una malattia della pelle con vesciche determinata dagli autoanticorpi contro la desmogleina 1, un elemento chiave responsabile del mantenimento della coesione dell'epidermide.

Riferimenti

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … e Walter, P. (2015). Biologia cellulare essenziale. Garland Science.
2. Cooper, GM e Hausman, RE (2000). La cellula: approccio molecolare. Sinauer Associates.
3. Curtis, H. e Barnes, NS (1994). Invito alla biologia. Macmillan.
4. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. e Anderson, M. (2004). Fisiologia animale. Sinauer Associates.
5. Karp, G. (2009). Biologia cellulare e molecolare: concetti ed esperimenti. John Wiley & Sons.
6. Kierszenbaum, A. e Tres, L. (2016). Istologia e biologia cellulare: un'introduzione alla patologia. Elsevier Brasile.
7. Lodish, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, … e Matsudaira, P. (2008). Biologia cellulare molecolare. Macmillan.
8. Voet, D. e Voet, JG (2006). Biochimica. Ed. Medica panamericana