Biologie	Chimie	Didactica	Fizica	Geografie	Informatica
	Istorie	Literatura	Matematica	Psihologie

Biologie

JONCTIUNILE CELULARE IN BIOLOGIA CELULARA SI MOLECULARA

1. Jonctiunile stranse joaca rolul unor bariere dotate cu permeabilitate selectiva care separa doua medii fluide de o parte si de alta a doua celule aflate in contact. Impreuna cu jonctiunile de adezivitate in banda formeaza, la nivelul celulelor epiteliale o unitate functionala denumita complex jonctional apical.

Functiile jonctiunilor stranse

Bariera realizata de jonctiunile stranse prin intermediul lanturilor proteice compuse din ocludine constituie un element rezistiv in calea de transport paracelular a solvitilor. Astfel, 2 medii sunt separate aproape complet si selectiv in functie de starea functionala a jonctiunilor stranse.

Joaca un rol deosebit la nivelul celulelor epiteliului intestinal si al barierei hematoencefalice.

La nivelul intestinului subtire, jontiunile stranse dintre enterocite realizeaza separarea lumenului intestinal de sistemul vascular printr-o bariera dotata cu permeabilitate selectiva. Pentru a traversa aceasta bariera, moleculele simple, ionii sau apa trebuie sa urmeze 2 cai: transportul paracelular sau transportul transcelular. Jonctiunile stranse impiedica tocmai transportul paracelular, dar nu complet, deoarece chiar si la acest nivel, spatiul intercelular este de circa 2-8 A. Astfel, apa poate trece de jonctiunile stranse relativ usor in timp ce majoritatea ionilor si a macromoleculelor mici sunt aproape complet blocate. Monozaharidele si aminoacizii sunt incapabili de a traversa bariera pe cale paracelulara, fiind obligati sa abordeze calea transcelulara.

Jonctiunile stranse contribuie la mentinerea asimetriei membranare in celulele epiteliale. Aceasta asimetrie reprezinta o necesitate a transportului transcelular. In celulele epiteliale polarizate, compozitia plasmalemei polului apical este diferita de cea a regiunii bazolaterale. Jonctiunile stranse contribuie la mentinerea domeniilor proteice prin impiedicarea difuziunii in planul membranei. Mentinerea domeniilor proteice permit transferul vectorial al moleculelor intr-un singur sens. De exemplu, glucoza este transportata din lumenul intestinal spre fluxul sangvin si nu invers, deoarece transportorii de import sunt localizati la polul apical iar cei de export sunt localizati la polul bazal.

Jonctiunile stranse nu sunt identice din punct de vedere functional. Selectivitatea permeabilitatii acestor jonctiuni este raportata in special la transportul de sodiu.

La nivelul barierei hematoencefalice aceste jonctiuni sunt localizate intre celulele endoteliale capilare. Bariera hematoencefalica (celulele endoteliale cuplate prin jonctiuni stranse) permite trecerea unor substante ca glucoza, drogurile, alcoolul - din sange in LCR, CO₂ - din LCR in sange. Majoritatea antibioticelor trec destul de dificil, de aceea pot aparea dificultati in tratamentul patologiei infectioase la nivelul SNC.

Jonctiunile de adezivitate

La nivelul tesuturior, celulele sunt mentinute laolalta prin diverse tipuri de jonctiuni; dintre acestea, mai importante pentru adezivitatea fizica dintre celule sau dintre acestea si mediu, prezentam mai jos jonctiunile de adezivitate. Aceste jonctiuni joaca roluri fundamentale in determinarea si mentinerea organizarii tisulare.

Cele mai importante jonctiuni de adezivitate pot fi clasificate dupa cum urmeaza (Farquhar & Palade, 1963, Burridge & al., 1988, Garrod, 1993, Gumbiner, 1996):

a. jonctiuni cu situsuri de atasare pentru actina.

b. jonctiuni cu situsuri de atasare pentru filamente intermediare.

In functie de conectare si moleculele de cuplare transmembranare, jonctiunile se pot imparti in:

a.       jonctiuni celula-celula - cuplare prin cadherine

b.      jonctiuni celula-matrice - cuplare prin integrine

a. Jonctiuni cu situsuri de fixare pentru actina.

Jonctiunile celula-celula se mai numesc si aderente in centura (zonula adherens - ZA - la nivelul celulelor epiteliale). Totusi, aceste jonctiuni iau diverse forme in diferite tipuri celulare: regiuni de adezivitate la nivelul sinapselor in SNC (Fannon&Colman, 1996), jonctiuni autotipice la nivelul tecilor de mielina, discurile intercalare situate intre miocardocite (Volk & Geiger, 1986). Sistemele de adezivitate cu cadherine functioneaza si in celulele care prezinta contacte intercelulare extinse fara a prezenta jonctiuni definibile din punct de vedere morfologic.

Jonctiunile de adezivitate se gasesc in special la nivelul celulelor epiteliale unde formeaza o banda continua (zonula adherens) care inconjoara interiorul fiecarei celule din complex.

Jonctiuni celula-matrice se realizeaza sub forma contactelor focale (placi de adezivitate). Ele fac legatura dintre elementele actinice si matricea extracelulara. Se ataseaza la aceasta matrice prin proteine numite integrine. Atasarea integrinelor la actina este mediata de proteine ca talina, a-actinina, vinculina.

b. Jonctiuni cu situsuri de fixare pentru filamentele intermediare.

Jonctiuni celula-celula - desmozomii Sunt jonctiuni in forma de buton care conecteaza 2 celule, avand rolul de a distribui fortele de tractiune si de forfecare care apar intre acestea.

La nivelul lor se descriu o serie de structuri specializate care faciliteaza conectarea citoscheletelor celor 2 celule. Astfel, prin intermediul desmozomilor intra in contact filamentele intermediare ale celulelor adiacente.

In structura desmozomului intra 2 placi citoplasmatice, una de fiecare celula in care sunt ancorate elemente ale citoscheletului fiecarei celule in parte (filamentele de keratina in cazul celulelor epiteliale si filamentele de desmina in cazul celulelor miocardice).

Proteinele de legatura transmembranare dintre cele 2 celule apartin unei clase de proteine de aderenta, dependente de Ca²⁺ si care sunt tot CADHERINE.

Jonctiuni celula-matice: hemidesmozomii. Sunt similari desmozomilor cu deosebirea ca fac legatura dintre celula si matricea extracelulara. Un exemplu sunt hemidesmozomii care ataseaza celulele epiteliului intestinal (enterocitele) la membrana bazala (o specializare a matricei extracelulare la limita dintre epiteliu si tesutul conjunctiv). La nivelul epiteliilor, hemidesmosomii determina o rigiditate si o rezistenta crescute.

Jonctiuni de comunicare

de tip GAP

sinapse chimice

Jonctiunile de tip GAP reprezinta modalitati de comunicare directa intre celule si sunt distribuite pe suprafetele laterale ale celulelor adiacente, permitand schimbul de molecule mici. Astfel, prin aceste jonctiuni trec ioni - deci curent electric - eveniment important in evitarea intarzierilor la nivelul sinapselor. Jonctiunile gap sunt prezente si in tesuturile non-neuronale unde deservesc procesele de integrare metabolica prin schimbul de ioni si molecule mici - AMPc (329Da), precursorii ADN si ARN, glucoza-6-fosfat (259Da).

Functii:

a.       se gasesc in sinapsele electrice si au un rol important pentru functionarea acestora fiind de 10.000 de ori mai permeabile pentru ionii metalici decat restul sinapselor.

b.      comunicarile intercelulare prin jonctiuni GAP au un rol important in embriogeneza (in perioada de organogeneza).

c.       aceste jonctiuni se gasesc si la nivelul glandelor salivare, in ficat, rinichi, piele, tiroida, prin intermediul lor realizandu-se o cooperare metabolica intre celule. In cadrul cooperarii metabolice o celula preia de la celulele vecine substante pe care nu le poate sintetiza. Un component important care poate trece prin jonctiunile gap este AMPc care actioneaza ca mesager secund intracelular. Asa cum s-a explicat anterior, cresterea AMPc este consecutiva stimularii hormonale diverse. Trecerea AMPc are o semnificatie deosebita; astfel, cresterea concentratiei intracelulare post-stimulare a AMPc duce la cresterea concentratiei sale si in celulele vecine (de exemplu, in cadrul unui epiteliu), initiind simultan acelasi tip de raspuns metabolic. Trecerea Ca²⁺ prin jonctiunile gap permite contractia muschiului neted prin coordonarea contractiei fibrelor individuale; exemplificand, trecerea Ca²⁺ prin jonctiunile gap permite sincronizarea contractiei celulelor musculare netede intestinale cu determinarea peristalticii, sau contractia uterului in timpul nasterii.

d.      au un caracter dinamic, comunicarea prin intermediul lor fiind dependenta de Ca si pH. In mod normal, concentratia extracelulara a Ca²⁺ este destul de ridicata (1x10^-3 la 2x10^-3M) in timp ce concentratia Ca²⁺ liber in citoplasma este mai mica de 10^-6 M. Daca se produce o efractie membranara la nivelul plasmalemei sau a organitelor de stocare a Ca²⁺, concentratia acestuia din urma creste in citosol, rezultatul fiind inchiderea canalelor din jonctiunile gap. Astfel, deteriorarea unei celule impiedica, prin inchiderea jonctiunilor gap, raspandirea mesajului biochimic de leziune, protejand celulele vecine.