INTERACCIONES INTERACCIONES

ENTRE CELULAS ENTRE CELULAS

Y SU ENTORNOY SU ENTORNO

Biología Celular y Molecular – Carrera Biología Celular y Molecular – Carrera de Licenciatura en Biotecnologíade Licenciatura en Biotecnología

20102010

Dra. Mariela Roldán OlarteDra. Mariela Roldán Olarte

INTEGRACIÓN DE CÉLULAS EN TEJIDOSINTEGRACIÓN DE CÉLULAS EN TEJIDOS

El funcionamiento coordinado de muchos tipos de células El funcionamiento coordinado de muchos tipos de células dentro de los tejidos, y de múltiples tejidos especializados, permite que dentro de los tejidos, y de múltiples tejidos especializados, permite que el organismo se desplace, metabolice, se reproduzca y lleve a cabo otras el organismo se desplace, metabolice, se reproduzca y lleve a cabo otras actividades esencialesactividades esenciales

Es posible que un paso clave en la evolución de la Es posible que un paso clave en la evolución de la multicelularidad haya sido la capacidad de las células de establecer multicelularidad haya sido la capacidad de las células de establecer contactos estrechos e interactuar en forma específica con otras células.contactos estrechos e interactuar en forma específica con otras células.

Después de la agregación, las células elaboran uniones Después de la agregación, las células elaboran uniones celulares especializadas, que estabilizan estas interacciones y favorecen celulares especializadas, que estabilizan estas interacciones y favorecen la comunicación local entre células adyascentes, mediante proteínas la comunicación local entre células adyascentes, mediante proteínas especializadas, o moléculas de adhesión celular (CAM).especializadas, o moléculas de adhesión celular (CAM).

                                                                         

Corte transversal de la pared del intestinoCorte transversal de la pared del intestino

MATRIZ EXTRACELULARMATRIZ EXTRACELULAR

Las células animales también secretan un complejo retículo Las células animales también secretan un complejo retículo de proteínas e hidratos de carbono, La MATRIZ EXTRACELULAR de proteínas e hidratos de carbono, La MATRIZ EXTRACELULAR (MEC), que crea un ambiente especial en los espacios entre las (MEC), que crea un ambiente especial en los espacios entre las células.células.

La MEC contribuye a unir las células para formar los tejidos y La MEC contribuye a unir las células para formar los tejidos y es sitio de reserva de hormonas que controlan el crecimiento y la es sitio de reserva de hormonas que controlan el crecimiento y la diferenciación celular. diferenciación celular.

La MEC también proporciona el armazón a través del cual se La MEC también proporciona el armazón a través del cual se pueden desplazar las células, en particular durante los estadios pueden desplazar las células, en particular durante los estadios iniciales de la diferenciación. iniciales de la diferenciación.

Los defectos de estas conexiones producen cáncer y Los defectos de estas conexiones producen cáncer y malformaciones del desarrollo.malformaciones del desarrollo.

La Matriz Extracelular es un medio complejo que La Matriz Extracelular es un medio complejo que está formado por moléculas que son secretadas por está formado por moléculas que son secretadas por las células que componen el tejido en el cual se las células que componen el tejido en el cual se encuentra.encuentra.

TEJIDO CONJUNTIVOTEJIDO CONJUNTIVO

EsquemaEsquemaElectronmicrografía de barrido Electronmicrografía de barrido de fibroblastos en el tejido de fibroblastos en el tejido conjuntivoconjuntivo

Matriz extracelular: diferentes tiposMatriz extracelular: diferentes tipos

CartilagoCartilago

Resistencia y flexibilidadResistencia y flexibilidad

Estroma de la corneaEstroma de la cornea

TransparenciaTransparencia

TendonTendon

Resistencia a la tensionResistencia a la tension

HuesoHueso

DurezaDureza

CO

MP

ON

EN

TE

S D

E L

A M

EC

CO

MP

ON

EN

TE

S D

E L

A M

EC

PolisacaridosPolisacaridos

Proteinas Proteinas fibrilaresfibrilares

Glucosaminoglucanos Glucosaminoglucanos (GAG)(GAG)

Proteoglicanos Proteoglicanos (Proteina central (Proteina central y cadenas de y cadenas de GAG unidas)GAG unidas)

Ac. HialuronicoAc. HialuronicoCoindrintin sulfatoCoindrintin sulfatoDermatan sulfatoDermatan sulfatoHeparan sulfatoHeparan sulfatoQueratan sulfatoQueratan sulfato

EstructuralesEstructurales

AdhesivasAdhesivas

LamininaLaminina

ColagenoColageno

ElastinaElastina

FibronectinaFibronectina

FUNCION FUNCION

Oponen resistencia a Oponen resistencia a fuerzas de compresionfuerzas de compresion

Permiten la difusion de Permiten la difusion de metabolitos, nutrientes, metabolitos, nutrientes, hormonashormonas

Opone resistencia a la Opone resistencia a la traccion. Refuerza y colabora traccion. Refuerza y colabora en la organizacionde la MEC.en la organizacionde la MEC.

Forma una red capaz de Forma una red capaz de estirarse y contraerse estirarse y contraerse confiriendo elasticidad al confiriendo elasticidad al tejido.tejido.

Permite la adhesion de Permite la adhesion de fibroblastos y otras celulas a fibroblastos y otras celulas a la MEC del tejido conjuntivola MEC del tejido conjuntivo

Participa en la union de las Participa en la union de las celulas epiteliales a la celulas epiteliales a la lamina basal.lamina basal.

GLUCOSAMINOGLUCANOS (GAG)GLUCOSAMINOGLUCANOS (GAG)

Acido hialuronicoAcido hialuronico

Uno de los dos residuos es Uno de los dos residuos es siempre un amino- azúcarsiempre un amino- azúcar

Dermatan sulfatoDermatan sulfato

PROTEOGLUCANOSPROTEOGLUCANOS

Ejemplo de proteoglucano: SINDECANOEjemplo de proteoglucano: SINDECANO

Agregados de agrecanosAgregados de agrecanos

COLAGENOCOLAGENO Proteínas mas abundantes de la MECProteínas mas abundantes de la MEC

PATOLOGIASPATOLOGIAS

EscorbutoEscorbuto

Falta de vitamina C. Esta vitamina es cofactor de las prolilhidroxilasas Falta de vitamina C. Esta vitamina es cofactor de las prolilhidroxilasas que participan en la hidroxilacion de residuos deprolina e que participan en la hidroxilacion de residuos deprolina e hidroxiprolina.hidroxiprolina.

Las cadena alfa defectuosas no pueden formar la tripe helice, siendo Las cadena alfa defectuosas no pueden formar la tripe helice, siendo degradadas dentro de la celula.degradadas dentro de la celula.

Vasos sanguineos fragilesVasos sanguineos fragiles

Dientes pierden su fijacion.Dientes pierden su fijacion.

Osteogenesis imperfectaOsteogenesis imperfecta

Enfermedad autosomica dominante. Mutaciones en el gen de colageno Enfermedad autosomica dominante. Mutaciones en el gen de colageno 1 (I) (deleciones de parte o la totalidad del gen)1 (I) (deleciones de parte o la totalidad del gen)

Forma severa: muerte in utero o poco despues del nacimiento.Forma severa: muerte in utero o poco despues del nacimiento.

Existen diferentes tipos de colagenos, los que constituyen una gran familia Existen diferentes tipos de colagenos, los que constituyen una gran familia de proteinas fibrosas. Son secretadas por celulas del tejido conectivo y de proteinas fibrosas. Son secretadas por celulas del tejido conectivo y por otros tipos celulares. Son los componentes mas abundantes de la piel por otros tipos celulares. Son los componentes mas abundantes de la piel y de los huesos, por lo que las proteinas mas abundantes en mamiferos. y de los huesos, por lo que las proteinas mas abundantes en mamiferos.

Tipos de colagenosTipos de colagenos

Formadores de fibrillas Formadores de fibrillas (fibrilares)(fibrilares)

Asociadas a fibrillasAsociadas a fibrillas

Formadoras de redesFormadoras de redes

I, II, III, V, XI I, II, III, V, XI

IX, XII IX, XII

IV, VII IV, VII

SINTESIS DE COLAGENOSINTESIS DE COLAGENO

El solapamiento de las moleculas de colageno da lugar al patron estriado El solapamiento de las moleculas de colageno da lugar al patron estriado observado en fibrillas contrastadas negativamente.observado en fibrillas contrastadas negativamente.

Enlaces covalentes intra e intermoleculares en las fibrillas de colageno Enlaces covalentes intra e intermoleculares en las fibrillas de colageno formados entre cadenas laterales de lisina modificadasformados entre cadenas laterales de lisina modificadas

Colageno tipo IVColageno tipo IV

Colageno tipo IXColageno tipo IX

ELASTINAELASTINA

Proteina muy hidrofobica de Proteina muy hidrofobica de 750aa rica en prolina y glicina, 750aa rica en prolina y glicina, pero no glicosilada , bajo pero no glicosilada , bajo contenido en hidroxiprolina, contenido en hidroxiprolina, carece de hidroxilisina.carece de hidroxilisina.

El nucleo de la elastina esta El nucleo de la elastina esta cubierto por una envoltura de cubierto por una envoltura de microfibrillas, entre las que se microfibrillas, entre las que se encuentra la proteina fibrilina.encuentra la proteina fibrilina.

FIBRONECTINAFIBRONECTINA

Diferentes isoformas. Se producen por maduracion alternativa de los ARNm Diferentes isoformas. Se producen por maduracion alternativa de los ARNm de un unico gen.de un unico gen.

Cada tipo de fibronectina se produce según sea la mas apropiada para las Cada tipo de fibronectina se produce según sea la mas apropiada para las necesidades del tejido.necesidades del tejido.

Tiene una importncia crucial en el desarrollo embrionario.Tiene una importncia crucial en el desarrollo embrionario.

LAMINA BASALLAMINA BASAL

Tipo especial de MEC Tipo especial de MEC

Flexible y delgada que subyace a los epiteliosFlexible y delgada que subyace a los epitelios

Rodea a fibras musculares y celulas de SchwannRodea a fibras musculares y celulas de Schwann

En glomerulos y alveolos pulmonares se En glomerulos y alveolos pulmonares se encuentra entre dos capas celulares Filtro encuentra entre dos capas celulares Filtro altamente selectivoaltamente selectivo

FUNCIONESFUNCIONES

Determinar la polaridad celularDeterminar la polaridad celular

Influir en el metabolismo celularInfluir en el metabolismo celular

Organizar las proteinas de las membranas plasmaticas adyascentesOrganizar las proteinas de las membranas plasmaticas adyascentes

Inducir la diferenciacion celularInducir la diferenciacion celular

Actuar como autopistas especificas para la migracion celulaActuar como autopistas especificas para la migracion celula

Composicion:Composicion:

Colageno tipo IVColageno tipo IV

PerlecanoPerlecano

LamininaLaminina

EntactinaEntactina

En epitelios pluriestratificados (piel) En epitelios pluriestratificados (piel) la Lamina basal se adosa al tejido la Lamina basal se adosa al tejido conectivo a traves de las fibrillas de conectivo a traves de las fibrillas de anclaje que son de colageno tipo IVanclaje que son de colageno tipo IV

LAMININALAMININA

LAMINA BASALLAMINA BASAL

TENASCINATENASCINA

•Identificada por primera vez en tumores Identificada por primera vez en tumores humanos.humanos.

•Proteína hexamérica que se expresa durante la Proteína hexamérica que se expresa durante la morfogénesis embrionaria, y escasamente morfogénesis embrionaria, y escasamente presente en el adulto. presente en el adulto.

•En el adulto reaparecen durante los procesos En el adulto reaparecen durante los procesos inflamatorios, de reparación y en tumores inflamatorios, de reparación y en tumores malignos. malignos.

•Es sintetizada por células mesenquematicas Es sintetizada por células mesenquematicas

•Esta conformada por 6 brazos que emanan de Esta conformada por 6 brazos que emanan de una partícula globular central de aprox. 6 nm una partícula globular central de aprox. 6 nm de diámetro. Estos brazos son largos, flexibles de diámetro. Estos brazos son largos, flexibles como los de la fibronectina circulante, pero como los de la fibronectina circulante, pero presentan características diferentes. presentan características diferentes.

•Presenta un rol inmunosupresivo sobre Presenta un rol inmunosupresivo sobre células del sistema inmune. Inhibe la adhesión células del sistema inmune. Inhibe la adhesión del monocito a la fibronectina, inhibe la del monocito a la fibronectina, inhibe la activación del linfocito T por antigenos activación del linfocito T por antigenos solubles. solubles.

•Se cree que es importante para la migración Se cree que es importante para la migración celular en el sistema nerviosos en desarrollo.celular en el sistema nerviosos en desarrollo.

ADHESION CELULAR A LA MATRIZ EXTRACELULAR Y ENTRE ADHESION CELULAR A LA MATRIZ EXTRACELULAR Y ENTRE CELULASCELULAS

UNIONES OCLUSIVASUNIONES OCLUSIVAS

UNIONES OCLUSIVASUNIONES OCLUSIVAS

UNIONES OCLUSIVASUNIONES OCLUSIVAS

UNIONES OCLUSIVASUNIONES OCLUSIVAS

Ocludinas Claudinas

JAM

UNIONES ADHERENTESUNIONES ADHERENTES

UNIONES ADHERENTESUNIONES ADHERENTES

UNIONES ADHERENTESUNIONES ADHERENTES

DESMOSOMASDESMOSOMAS

DESMOSOMASDESMOSOMAS

UNIONES COMUNICANTES UNIONES COMUNICANTES (UNIONES GAP)(UNIONES GAP)

UNIONES COMUNICANTESUNIONES COMUNICANTES

UNIONES COMUNICANTESUNIONES COMUNICANTES

MOLECULAS DE ADHESION CELULAR (CAM)MOLECULAS DE ADHESION CELULAR (CAM)

CADHERINASCADHERINAS

SUPERFAMILIA DE LAS INMUNOGLOBULINAS (N-CAM)SUPERFAMILIA DE LAS INMUNOGLOBULINAS (N-CAM)

SELECTINASSELECTINAS

INTEGRINASINTEGRINAS

MUCINASMUCINAS

CADHERINASCADHERINAS

MoléculaMolécula Distribución celular predominanteDistribución celular predominante

Cadherina ECadherina E Embriones preimplantados, tejido Embriones preimplantados, tejido epitelial nerviosoepitelial nervioso

Cadherina PCadherina P TrofoblastoTrofoblasto

Cadherina NCadherina N Sistema nervioso, cristalino, Sistema nervioso, cristalino, musculo cardiaco y musculo cardiaco y

esqueleticoesqueletico

Existen mas de 40 tipos diferentes, sintetizadas por Existen mas de 40 tipos diferentes, sintetizadas por diferentes genesdiferentes genes

Actúan como dimerosActúan como dimeros

Necesitan calcioNecesitan calcio

CADHERINA NCADHERINA N

CADHERINA ECADHERINA E

UNIONES CELULARES EN LAS QUE PARTICIPAN LAS CADHERINASUNIONES CELULARES EN LAS QUE PARTICIPAN LAS CADHERINAS

N- CAM (MOLECULA DE ADHESION DE N- CAM (MOLECULA DE ADHESION DE CELULAS NERVIOSAS)CELULAS NERVIOSAS)

Grupo de proteinas de adhesion Grupo de proteinas de adhesion intercelular independiente de Ca++, intercelular independiente de Ca++, presentes en vertebrados que pertenecen presentes en vertebrados que pertenecen a las CAM de la superfamlia de las a las CAM de la superfamlia de las inmunoglobulinasinmunoglobulinas

Diferentes tipos, codificadas por un solo Diferentes tipos, codificadas por un solo gen, su diversidad es generada por el gen, su diversidad es generada por el empalme alternativo del ARNm y por empalme alternativo del ARNm y por diferencias en la glicosilaciondiferencias en la glicosilacion

SELECTINASSELECTINAS

Selectina PSelectina P

Es una lectina, reconoce Es una lectina, reconoce hidratos de carbonohidratos de carbono

Depende de Ca++Depende de Ca++

Interviene en el proceso de Interviene en el proceso de extravasación de leucocitos, extravasación de leucocitos, en la formación y ruptura de en la formación y ruptura de contactos intercelulares contactos intercelulares entre los leucocitos de la entre los leucocitos de la sangre y las células sangre y las células endoteliales que revisten los endoteliales que revisten los vasos.vasos.

MUCINASMUCINAS

Interacciones transitorias entre célulasInteracciones transitorias entre células

INTEGRINASINTEGRINAS

LAS INTEGRINAS SON CONSIDERADAS LAS INTEGRINAS SON CONSIDERADAS RECEPTORES QUE MEDIAN LA UNION RECEPTORES QUE MEDIAN LA UNION DE PROTEINAS DE LA MATRIZ DE PROTEINAS DE LA MATRIZ EXTRACELULAR Y EL CITO ESQUELETO EXTRACELULAR Y EL CITO ESQUELETO DE LAS CELULASDE LAS CELULAS

ARGININA-GLICINA-ASPARTATOARGININA-GLICINA-ASPARTATO

Alineacion de los filamentos de Alineacion de los filamentos de fibronectina extracelular con los fibronectina extracelular con los haces de filamentos de actinahaces de filamentos de actina

Anticuerpo Anticuerpo anti integrinaanti integrina

Anticuerpo Anticuerpo anti actinaanti actina

De que forma la matriz extracelular De que forma la matriz extracelular puede propagar de una celula a puede propagar de una celula a otra una orden dentro de un tejidootra una orden dentro de un tejido

Las celulas pueden regular la actividad de sus integrinasLas celulas pueden regular la actividad de sus integrinas

•Rellenar espacios no ocupados por las células.

•Conferir a los tejidos resistencia a la compresión y al estiramiento.

•Constituir el medio por donde llegan los nutrientes y se eliminan los desechos celulares.

•Proveer puntos fijos de unión a diferentes clases de células.

•Ser el medio por el cual llegan sustancias inductoras (señales) provenientes de otras células, para la activación de genes específicos.

•Intervenir en la propagación de células en soportes.

•Organizar elementos del citoesqueleto.

•Determinar la polarización de la célula.

•Ser un vehículo por donde migran las células cuando se desplazan de un punto a otro del organismo (desarrollo embrionario - metástasis).

FUNCIONES DE LA MATRIZ EXTRACELULARFUNCIONES DE LA MATRIZ EXTRACELULAR