Il giunzioni cellulari sono i ponti di contatto che esistono 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 per aumentare la stabilità del legame nei tessuti. Ciò si ottiene con le giunzioni cellulari.
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 unione tra cellule vicine, consentendo lo scambio di soluti tra i 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 plasmodesmi. 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.
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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, deve esserci 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 unioni si formano tra due celle adiacenti sono classificate in base alla funzione di ciascuna in unioni simmetriche e asimmetriche.
Gli emidesmosomi appartengono a unioni asimmetriche e unioni strette, desmosomi a cintura, desmosomi e unioni a spacco a unioni simmetriche. Di seguito descriveremo in dettaglio ciascuna delle unioni.
Le giunzioni strette, note in letteratura anche come giunzioni occlusive, sono settori nelle membrane cellulari delle cellule vicine che sono strettamente collegate - come indica 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 a toccarsi o addirittura a fondersi..
Una tipica giunzione stretta si trova tra le pareti laterali delle cellule vicine ad una distanza minima dalle loro superfici apicali..
Nel tessuto epiteliale, tutte le cellule fanno tali giunzioni per stare insieme. In questa interazione, le cellule sono disposte secondo uno schema che ricorda un anello. Queste unioni coprono l'intero perimetro.
Le regioni di stretto contatto circondano l'intera superficie cellulare. 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, invece, 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..
Anche le nectine e le molecole di adesione della giunzione (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 afadin. Quest'ultimo sembra essere vitale, poiché nelle delezioni del gene che codifica per afadin nei roditori, portano alla morte dell'embrione.
Questi tipi di giunzioni tra le cellule svolgono 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, che si traduce in una barriera per la via paracellulare..
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..
Le giunzioni a fessura sono costituite da proteine chiamate connessine. Pertanto, un "collegamento" è ottenuto 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..
Grazie alla formazione di queste giunzioni, può avvenire il movimento di alcune molecole tra cellule vicine. Determinante è la dimensione della molecola da trasportare, 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..
Sotto i giunti stretti, troviamo i giunti di ancoraggio. Generalmente, questi si trovano vicino alla 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 grande, 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, placoglobina e placofilina.
Come nel caso dei giunti stretti, nei giunti 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..
In alcuni casi, questa struttura è nota semplicemente come desmosoma, è un'unione puntiforme 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.
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 non bande 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..
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 globale dei tessuti epiteliali, grazie alla presenza di filamenti citoscheletrici intermedi attaccati ai componenti della lamina basale.
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 plasmodesmi..
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..
Da un punto di vista medico, le giunzioni cellulari sono un argomento rilevante. È stato scoperto 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 a 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, è stato scoperto che una mutazione nel gene che codifica per la proteina nectina 1 è responsabile della sindrome del labbro leporino. 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 da autoanticorpi contro la desmogleina 1, un elemento chiave responsabile del mantenimento della coesione dell'epidermide.
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