T28 y T29_ INTERACCIÓN CÉLULA EN TEJIDO (célula-célula y célula-matriz)

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INTERACCIÓN CÉLULA EN TEJIDO (célula-célula y célula-matriz)
 Los tejidos están formados por múltiples células y hay diferentes tipos de tejidos: epitelial, conectivo, nervioso, músculo. Sus funciones se deben a interacciones moleculares que permiten formar los diferentes tipos de tejidos y sus subclasificaciones. Van a existir moléculas de adhesión o CAM (célula-célula) o receptores de adhesión (célula-matriz). 
Muestra todas las interacciones que puede ocurrir en una célula epitelial, que tiene gran variedad de interacciones con el medio. Ambos tipos de uniones involucran al citoesqueleto. El epitelio está apoyado sobre la lámina basal, parte de la matriz extracelular (tiene muchas glicoproteínas, producidas por la célula epitelial). Luego vienen las fibrillas de anclaje y luego tejido conectivo, que tiene una composición determinada y células (fibroblastos). La membrana basal es la lámina basal + las fibrillas de anclaje. El tejido conectivo tiene su lámina basal, pero la parte más fibrosa se considera parte de la matriz extracelular.
Las uniones además de conferir la estructura del epitelio y el tejido conectivo, van a estar involucradas en la comunicación intra y extra celular. Son indicadores directos de cambios celulares. Si tenemos un desmosoma y una hemidesmosoma, están conectados por los filamentos intermedios y le dan estabilidad y resistencia mecánica al epitelio. 
Las CAM y receptores de adhesión se pueden dividir en familias; las familias de las cadherinas (son CAM, hacen unión célula-célula y son de tipo homofílicas, interactúa con otra cadherina), las inmunoglubolinas (dominio de inmonuglobulina que se unen entre sí, unión homofílica), las integrinas (particularidad de ser molecula de adhesión pero también interacción con fibronectina, es decir unión célula-matriz, es heterofilica y homofílica a la par) y las selectinas (bien heterofílica, es una nectina que une hidratos de carbono, es decir que se une a glicoproteínas de la matriz).
Las cadherinas y selectinas dependen de calcio, las inmunoglobulinas e integrinas NO dependen de calcio (otra clasificación que se hace importante). En el trabajo de cultivo celular, agregamos EDTA y tripsina. El EDTA quelaba calcio, favoreciendo el desarmado de las uniones intercelulares y célula-matriz. 
Entonces, las CAM son las cadherinas e inmunoglubulinas, a veces las integrinas. Los receptores de adhesión son las selectinas y a veces las integrinas. 
TEJIDO EPITELIAL
Hay diferentes formas de unión entre las células; uniones de anclaje, uniones estrechas y uniones de hendidura. Dentro de las de anclaje tenemos las uniones adherentes. Me permiten tener un dominio apical y otro basolateral; por ende es importante esta unión en la diferenciación celular. Intervienen cadherinas. Las uniones estrechas son las que impiden el paso de cualquier molécula entre las células; las siguen las adherentes, luego las uniones de hendidura (del tipo comunicante), los desmosomas y posteriormente los hemidesmosomas (interacción célula MEC). También están las adhesiones focales (otro tipo de proteínas, otro tipo de citoesqueleto).
Las uniones adherentes son las que darán forma, tensión y señalización. Además de decir entre qué células se van a unir (sólo las que tiene E cadherina se unen entre sí) y sobre señalización: información por dentro y fuera tienen impacto en la célula. Son uniones célula-célula. La molécula de adhesión celular son las cadherinas clásicas (E, N, P y VE), dependiendo de en qué tejido estamos hablando. E cadherina está en epitelios. La CAM (molécula de adhesión celular) en todos los casos es una proteína transmembrana: tiene dominio citosólico, dominio transmembrana y 5 dominios extracelulares con la capacidad de unir calcio. La unión entre las cadherinas de una misma célula se llaman uniones cis; uniones trans son entre cadherinas de diferentes células. Existen proteínas adaptadoras, cuyos principales exponentes son la alfa y beta catenina. Lo que hacen es permitir la interacción de la cadherina en su dominio citosólico con los filamentos de actina. 
(este dibujo hay que poner si pide graficar una unión adherente, aprox). La E cadherina se une al cortex de actina, es un anillo de actina que se cuando las células de MDCK están confluentes y rodean a toda la membrana. Lo media la alfa actinina, son fibras paralelas que conforman el cortex de actina. Las uniones adherentes generan señales; cuando se producen cambios de adhesión, se puede traducir a una señal intracelular. Hay una proteína muy importante: la beta catenina. Es una proteína involucrada en la unión adherente, también se relaciona con la vía de Wnt. El receptor es el Frizzled. Cuando no hay Wnt, el complejo que tiene la GSK3, APC, axina y CK1 hace fosforilar la beta catenina, que es reconocida por la ubicuitina ligasa y se degrada la beta catenina. Al activarse el receptor por la Wnt, se secuestra la axina, el complejo no puede fosforilar la beta catenina, no es ubiquitinizada y trasloca al núcleo permitiendo la transcripción de genes vinculados al desarrollo, la diferenciación y el cáncer. Ocurre un fenómeno muy interesante; puede existir la transición epitelio mesénquima. Las mesenquimáticas son células migratorias, el epitelio no. Cuando uno se lastima, rápidamente ocurre una transición de epitelio a mesénquima, migran, cierran la herida, vuelven a diferenciarse a epitelio y así se corrigen las heridas. Este proceso fisiológico puede volverse patológico, por ejemplo por una mutación de la E cadherina, lo que impide la estabilidad del epitelio. Queda la beta catenina libre ya que no puede unirse al complejo, y activa transcripción genes que generan que se deje de producir E cadhenina, permitiendo pasar de epitelio a células mesenquimáticas. Ocurre en la fibrosis y en las metástasis. 
Otras uniones en las células epiteliales son los desmosomas; proveen de fuerza, durabilidad y señalización a la célula. Son muy importantes en la estabilidad del epitelio, ya que hacen interactuar los filamentos intermedios (que confieren resistencia mecánica a los epitelios). Tiene como Cam cadherinas desmosómicas (la desmogleína y desmocolina). Sus proteínas adaptadoras son la placa citoplasmática (placaglobina, desmoplaquinas y placfilinas). La CAM es transmembrana, con dominio intra, extra y trans. Necesita las proteínas adaptadoras para interactuar con los filamentos intermedios. 
Otras uniones en las células epiteliales son las uniones estrechas; tiene la particularidad de ser una barrera de transporte selectiva. Se les llama también uniones oclusivas, van a conferir un cierre que divide la membrana apical de basolateral. Acorde a la función del tejido puede dejar pasar ciertas cosas. En el intestino hay de estas. Sus CAM son la ocludina, claudina, JAM y tricelulina. Tanto ocludina como claudina generan estas uniones, las cuales en el dominio citosólico interactúan con proteínas adaptados ZO1, ZO2 y ZO3. Las ZO pueden estar en uniones adherentes inmaduras, luego migran a la unión estrecha. La JAM es una CAM de la familia de las inmunoglobulinas, no interactúa con el citoesqueleto. Ocludina y claudina no pertenecen a ninguna de las 4 familias. 
La alteración de las claudinas puede llevar a diferentes patologías, en la cólera se libera una proteasa que degrada la ocludina y favorece más la diarrea.
Las uniones de hendidura o comunicantes o GAP. Se produce un hexágono en cada una de las células, se produce un poro de tamaño importante que permite el pasaje de moléculas de gran tamaño (iones, segundos mensajeros). Es importante en la contracción del músculo, las señales se transmiten entre sí más rápido por esta comunicación. Son regulables. La especificidad de este pasaje depende de cómo esté combinado las conexinas que componen a las células. 
Los hemidesmosomas; dan fuerza, resistencia y se vinculan a señalización. Para poder entenderlos, necesitamos comprender la matriz extracelular. La unión célula matriz se da por una proteína transmembrana que interactúa con algún componente de la matriz,que está compuesta de la lamina basal, las fibrillas de anclaje y el tejido conectivo.
La matriz extracelular se define como: “Es una combinación compleja de proteínas secretadas que está implicada en mantener células y tejidos”. Suele funcionar como repositorio de factores de crecimiento (una herida puede generar que se liberen), y va a dar información posicional y funcional de la célula (acorde a la interacción con la matriz se comporta de una forma u otra). Contiene proteoglucanos, colágeno y proteínas multiadhesivas. Esas son las tres categorías grandes de los componentes de la matriz extracelular. 
La lámina basal contiene colageno tipo IV, laminina, perlecano y nidógeno. Forma una malla por debajo de célula. La laminina es una proteína multiadhesiva, la principal de la lámina basal epitelial. Está constituida por tres cadenas: alfa, beta y gamma. Hay 16 isoformas posibles. Es un heterotrimero. La cadena alfa es la más larga y tiene un dominio terminal y caroxiterminal: se une a integrinas (familia de proteínas CAM y receptores de adhesión). Las otras subunidades beta se unen a laminina, a colágeno. La subunidad gamma se une a laminina. Si yo me uno a laminina, formo una malla que me va a conferir resistencia. Hay otro dominio de unión a nidógeno, colágeno. La laminina será la proteína que unirá al resto de los componentes de la membrana basal.
El colágeno de tipo IV es la proteína que más abunda. Es un péptido levógiro que se enrolla en tres cadenas de forma dextrógira, formando fibras de colágeno. Hay 28 tipos de colágeno, que se comportan distinto. Hay segmentos helicoidales con zonas que no forman hélices, lo que permite que se plieguen los colágenos, se puede curvar formando redes y no fibras. Hay modificaciones covalentes que les da otras propiedades también. El colageno tipo IV forma redes y es el principal de la lámina basal. El de tipo VII se encuentra en las fibras de anclaje. Tiene un dominio globular en los extremos, que permite interacciones cabeza cola, formando redes. 
El perlecano tiene varios dominios, el cuarto une laminina; otro se parece a inmunoglobulina. Los proteoglucanos son glicoproteínas que tienen glicosaminoglicanos. Puede estar O y N glicosilados. Tiene múltiples dominios de adhesión.
Ahora vemos las integrinas; son proteínas por excelencia que median interacción célula-matriz. Es un heterodímero, con unidad alfa y beta que pueden tener diferentes variaciones. Necesitan un catión bivalente para su unión. Cuando tienen un dominio específico, pueden unir colágeno, con RGD unen fibronectina (estas serían del tejido conectivo, si unen laminina son del tejido epitelial). Se comportan como receptores de adhesión, pero también como CAM. Interacciona con proteoglucanos, fibras de colágeno y proteínas multiadhesivas (lado receptor) pero también con inmunoglobulinas (lado CAM). La MEC puede interactuar con la integrina transmembrana y activar la PI3K, Rac o Rho y la MapK.
La integrina 1 da uniones focales en las células epitelial; alfa 1 beta 2 actúa como CAM. La afa 6 beta 4 aparece en las células epiteliales y da formación de hemidesmosomas; este interactúa con el citoesqueleto de filamentos intermedios que da resistencia mecánica. 
Las fibrillas de anclaje es una zona dada por colágeno de tipo VII; tiene colágeno, proteínas multiadhesivas (fibronectina del lado del tejido conectivo), GAG y proteoglucanos. El colágeno es principalmente fibrilar; I, II y III principalmente hay.
SÍNTESIS DE COLÁGENO: Es una proteína que sigue la vía secretora; primero se sintetiza la proteína de reconocimiento de la péptido señal; el ribosoma lo reconoce, traduce. Se empieza a sintetizar colágeno como un propéptido (precursor), se sintetizan de a 3 juntos. Se van a unir en uno de sus extremos por puentes disulfuro, modificación que ocurre en el retículo (se glicosila también). Luego, se le mete un oxidrilo al colágeno lo que es importante; por la acción de chaperonas se forma la triple hélice de colágeno, que va al complejo de Golgi y luego por exocitosis se saca de la célula. Se produce un corte proteolítico fuera de la célula y por uniones covalentes se termina formando fuera de la célula las fibras completas de colágeno.
Dentro, es importante la hidroxilisina. Fuera, es importante la hidroxiprolina. Es por estas enzimas (hidroxilinas) que se forman las fibras colágenas en sí; dependen de vitamina C (es un co factor), por eso la principal patología por falta de vitamina C es el escorbuto, no se sintetiza comúnmente el colágeno y se cae el pelo o dientes.
 Proteoglucanos son un tipo de glicoproteínas que tiene unidos covalentemente GAG. Los GAG son polímeros lineales de dos azucares específicos (aniónicos). Ejemplos son el ácido urónico o galactosa + N-acetilglucosamina o N-acetilgalactosamina. 
Los principales son el ácido hialurónico, dermatán sulfato, heparan sulfato y keratan sulfato. 
El dermatán sulfato y el heparán sulfato se unen por O-glicosilación, uniéndose a una serina por ejemplo.
El keratán sulfato se une con asparagina por una N-glicosilación, uniéndose a un grupo amino.
La glicosilación ocurre en el Golgi; el ácido hialurónico no se une covalentemente a proteínas para formar proteoglucanos, sino que se sintetiza fuera de la célula.
La heparina es un GAG que es activador de un factor anticoagulante; es común que se inyecte y eso sirve para tratar la trombofilia (problemas de coagulación, para evitar que se formen coagulos). 
El ácido hialurónico se sintetiza en el espacio extracelular por la hialuronato sintetasa; interactúa con la proteína AGRECAN que es un proteoglucano que surge del interior de la célula. Se forma una estructura donde el interior es de hialuronato y alrededor está agrecan, que tiene muchos grupos radicales que permiten que se recluten agua e iones: produce expansión y forma de gel en los tejidos. 
Las proteínas multiadhesivas tienen múltiples sitios de unión: a colágeno fibrilar, proteoglucanos, integrinas…
EJEMPLOS DE IMPORTANCIA FISIOLÓGICA
(¡!)
Las adhesiones focales interaccionan con el citoesqueleto de F-actina, tienen integrina; el hemidesmosoma con el filamento intermedio. Importante diferencia. Las adhesiones focales forman el lamelipodio que se moverá.
Las integrinas pueden interactúan con fibronectina, fibrinógenos y también con proteínas de tipo CAM de la familia de las inmunoglobulinas: median también la interacción célula-célula. Nosotros vimos que el macrófago perseguía a la bacteria, lo que generaba cambios en su conformación citoesquelética para moverse. El endotelio se activa por la presencia de una bacteria, da la señal y el macrófago se puede meter por entre el endotelio para entrar. El endotelio mueve hacia el vaso sanguíneo la integrina, que se une a hidratos de carbono de las células defensivas. Se produce una molécula PAF (factor de activación planetario, un fosfolípido que se secreta) que activa al leucocito por una proteína G, que activa a la integrina alfa L beta 2. Se une a las ICAM que están en la superficie del endotelio, y en ese momento se produce una activación del leucocito de manera que ocurre extravasación, se introduce entre las células epiteliales del vaso sanguíneo. Es una serie de secuencias muy complejas bioquímicamente, pero que tiene activación secuencial de distintas moléculas de adhesión.