INTERAZIONI CELLULA-CELLULA Poco si conosce sui meccanismi responsabili della formazione delle complesse organizzazioni cellulari tridimensionali all interno di un organo in via di sviluppo. Si presume che questo processo dipenda fortemente da interazioni selettive fra cellule simili o diverse.
Cellule cardiache Pollo Cellule precartilaginee Anfibio
Finora sono state identificate dozzine di differenti proteine coinvolte nell adesione cellulare. Quattro famiglie di proteine di membrana hanno un ruolo importante nella mediazione dell adesione cellulacellula: Selectine Alcuni membri della famiglia delle IgSF Alcuni membri della superfamiglia delle integrine Caderine
Selectine
Si conoscono tre selectine: P-selectina, nelle piastrine e nelle cellule endoteliali E-selectina, nelle cellule endoteliali L-selectina, in tutti i tipi di leucociti Tutte e tre riconoscono un particolare complesso di 4 zuccheri che si trova all estremità delle catene di carboidrati di alcune glicoproteine complesse. Il legame selectine-ligandi di carboidrati è calcio dipendente. Nell insieme le selectine mediano interazioni transienti tra i leucociti circolanti e le pareti dei vasi nei siti di infiammazione e di coagulazione.
SUPERFAMIGLIA DELLE IMMUNOGLOBULINE (IgSF) La maggior parte dei membri di questa superfamiglia sono coinvolti in diversi aspetti della funzione immunitaria, ma alcune di queste proteine mediano l adesione cellula-cellula indipendente da ioni calcio. Domini del tipo Ig sono stati scoperti nei recettori di adesione cellulare negli invertebrati, privi di un sistema immunitario classico. VCAM (vascular cell-adhesion molecule), NCAM (neural cell-adhesion molecule), ed L1, mediano l adesione tra cellule non immunitarie.
IgSF L1
NCAM e L1 giocano ruoli importanti nella crescita del nervo e nella formazione delle sinapsi ed in altri eventi che si verificano durante lo sviluppo del SN. L1 è coinvolto nella crescita degli assoni nel SN embrionale. Studi in vitro hanno dimostrato: 1)i coni di accrescimento di alcuni nervi contengono la proteina L1; 2)la crescita del nervo in questi esperimenti è bloccata dall aggiunta di Ab anti-l1.
Nell uomo, mutazioni del gene L1 possono avere conseguenze devastanti (dal ritardo mentale e spasticità all idrocefalia). Autopsie su pazienti deceduti per patologie correlate a deficit di L1: mancanza del tratto nervoso tra i due emisferi e tra il cervello e il MS
La maggior parte delle integrine media l adesione delle cellule al substrato, ma alcune integrine mediano l adesione cellula-cellula legandosi a proteine della superfamiglia Ig della cellula vicina. Ad es. una integrina presente sulla superficie dei linfociti si lega alla VCAM, una Ig localizzata sul rivestimento endoteliale di alcuni vasi sanguigni.
Ruolo dell adesione cellulare nell infiammazione Deficienza di adesione leucocitaria (LAD) mancata produzione di β2 dell integrina leucocitaria
Caderine
Come le N-CAM, le caderine mediano processi di riconoscimento e adesione cellulare, legando molecole identiche sulla superficie di cellule adiacenti. I due gruppi si differenziano perché le caderine, ma non le N- CAM, richiedono lo ione calcio per il loro funzionamento. Le caderine meglio caratterizzate sono: Caderine-E (epiteliale) Caderine-N (neurale) Caderine-P (placentare)
Cellule L, fibroblasti in coltura
Le caderine e lo sviluppo embrionale
Le caderine e lo sviluppo embrionale L aggregazione delle cellule di un epitelio, come avviene nei somiti, è correlata alla comparsa della N- caderina sulla superficie della cellula. La dispersione delle cellule da un epitelio è correlata con la scomparsa della N-caderina. Stadi dello sviluppo precoce di un embrione di pollo
I batteri enteropatogeni e le proteine di adesione Anche Shigella flexnerii si attacca ad una integrina (α 5 β 1 )
Interazioni omofiliche Interazioni eterofiliche
GIUNZIONI CELLULARI
Le giunzioni adesive legano il citoscheletro di una cellula a quello della cellula adiacente o alla matrice extracellulare che circonda la cellula. Giunzioni aderenti Desmosomi
Giunzioni aderenti Sono frequenti negli epiteli, come il rivestimento dell intestino dove appaiono come cinture
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Caderine e inibizione da contatto
Le giunzioni aderenti connettono l ambiente esterno al citoscheletro di actina forniscono una via per la trasmissione del segnale
Desmosomi sono frequenti nei tessuti particolarmente esposti a stress meccanico e allo stiramento (es. muscolo cardiaco, epitelio della cute, cervice uterina).
CORE CADERINE Desmocolline Desmogleine (Calcio)
CADERINE Desmocolline Desmogleine (Calcio) cheratina, desmina PLACCA desmoplachina placoglobina
Integrine ed emidesmosomi
Giunzioni aderenti e desmosomi
GIUNZIONI OCCLUDENTI: barriera allo spazio extracellulare
Ep.intestinale,dotti ghiandolari,vescica urinaria GIUNZIONI OCCLUDENTI Dimostrazione sperimentale che le GO creano una barriera di permeabilità
Occludina Claudina
Proteine giunzionali transmembrana di due cellule adiacenti che prendono contatto legandosi saldamente tra loro senza lasciare spazio tra le cellule Impediscono il passaggio dei fluidi, molecole e ioni negli spazi tra le cellule e il movimento laterale di lipidi e proteine nel piano della membrana. Grazie a questa proprietà le giunzioni occludenti permettono il mantenimento dello stato polarizzato della membrana (es. mucosa intestinale).
Sono state identificate almeno 24 claudine differenti, le differenze nella distribuzione di queste proteine possono spiegare le differenze nella permeabilità di queste giunzioni. Es. selettiva permeabilità agli ioni Mg++ in un tratto del tubulo renale (claudina-16) Es. ruolo delle giunzioni strette nella pelle (claudina-1)
GIUNZIONI COMUNICANTI: mediano la comunicazione intercellulare
GIUNZIONI COMUNICANTI: comunicazione cellula-cellula
GIUNZIONI COMUNICANTI Membrane di due cellule a una distanza di 2-3 nm Tendono ad essere aperte a basse concentrazioni di calcio mentre si chiudono ad alte concentrazioni Permettono comunicazione elettrica e chimica tra le cellule
Ruolo delle giunzioni comunicanti in: Contrazione del cuore Peristalsi in esofago e intestino Integrazione di singole cellule di un tessuto in una unità funzionale