Matriz extracelular y formacion de tejidos

Clase 35:
MATRIZ EXTRACELULAR Y FORMACION DE TEJIDOS
Vamos a empezar a ver como se unen las células, y esto se hace por medio de
interacciones célula-célula, que se realizan mediante moléculas que se encuentran en la
membrana celular un ejemplo son las células polimerizadas, en donde una parte es la
superficie apical y la otra baso lateral, en donde cada una de las células va a aportar con
moléculas para su adhesión. Estas son moléculas transmembrana que pueden ser iguales
entre si o distintas.
Estas moléculas pueden estar
interactuando entre dos células o
con una estructura llamada
matriz extracelular.
Algunas de las moléculas de
adhesión
otorgan
impermeabilidad
para
los
solutos, entre dos células, y estas
son de varios tipos que
pertenecen a
familias
de
moléculas, yo aquí les voy a
mostrar las principales, y pueden presentar dos tipos de interacciones:
- homofilicas: se dan entre dos tipos de moléculas de adhesión en la membrana, y
estas son iguales entre ambas células en interacción.
- Heterofilicas: ocurren cuando la interacción entre dos células o entre la célula y
la matriz ocurren mediante moléculas que son distintas entre si.
Dentro de las moléculas homofilicas están las caderinas, estas presentan una
estructura tridimensional
dependiente de Ca, es
decir que en ausencia de
calcio esta estructura
pierde la capacidad su
capacidad de adhesión.
Otras
moléculas
de
adhesión son las CAMs,
que pertenecen a la
superfamilia
de
las
inmunoglobulinas, que
significa
esto,
que
presentan
dominios
similares
a
los
encontrados
en
as
inmunoglobulinas
(dominios
globulares
unidos por puentes disulfuro).
Se van a clasificar algunas como N-CAMs, aquellas que son abundantes en el tejido
nervioso o E-Caderinas, que son abundantes en el epitelio, entonces dependiendo
del lugar donde se encuentre va a tener una letra al inicio del nombre.
Dentro de las moléculas que interactúan o efectúan interacciones heterofilicas están
las integrinas que es un heterodímero, es decir que esta formado por dos moléculas
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distintas y que interactúan con moléculas de la matriz, que van a tener un rol
importante en la adhesión celular. Existen también las P-selectinas, la P es porque
son abundantes en la placenta, que son homodímeras y pueden interactuar con
glicoproteínas.
Ahora la formación de la unión intercelular se realiza mediante un movimiento
transversal de las moléculas que vana participar y esto hace que se favorezca el
movimiento transversal de otras moléculas, es decir, es un proceso que esta
termodinámicamente y mecánicamente favorecido, basta con que ocurra el
ensamblaje de dos moléculas vecinas, para la formación de otras uniones, es decir
que es un efecto Cooperativo.
Ahora bien, existen distintos tipos de epitelio, todo ellos están unidos a una
estructura especializada de la matriz extracelular que se llama lamina basal (teñido
de
color
marrón
oscuro en la foto),
bajo esta, está
un
tejido que se llama
tejido
conectivo,
entonces todos los
epitelios
presentan
esta estructura.
Ahora estos se van a
clasificar según el
ordenamiento de las
células.
Esta
por
ejemplo el epitelio
más simple, en donde
las células se ordenan
en columnas (pueden
encontrarse en el
estomago por ejemplo.). Hay otro en donde las células se ordenan como escamas y
ahí las células están más aplastadas, como por ejemplo en el endotelio vascular,
todos estos están formados por una sola capa.
Existen también otros que tiene multicapas llamado transicional, como los de la
vejiga que son estratificados y hay otro que se llama escamoso estratificado porque
esta formado por células escamosas en la superficie, también los no queratinizados
como los de la boca a diferencia de los queratinizados
como la piel.
Ahora bien les voy a explicar la siguiente diapositiva,
aquí sale una célula epitelial, una microfotográfia
electrónica, se ven las micro vellosidades de la célula
epitelial. Bueno, este epitelio además de unir a las
células va a producir interacciones que, van a
impermeabilizar el compartimiento para que los
solutos del lumen no pasen a través de estas células.
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Hay un tipo de unión célula que
les voy a mostrar que permite esta
impermeabilización
del
compartimiento.
La cara apical esta en interacción
con el lumen, mientras que la
vaso lateral lo esta con la célula
vecina. Si miramos las moléculas
de unión desde la parte apical a la
baso lateral, por entre medio de
dos células, veo las uniones
estrechas. Si yo intento separar
estas dos células (aquí en un microscopia de barrido) lo que voy a ver son estas
uniones estrechas, que se ven como una red o entramado que va a responder al tight
junction (estrecho).
Ahora estas células están
unidas por estas uniones
estrechas que tiene esta
condición, donde la célula se
une a través de estas uniones
que van dejando espacios, pero
estas unidades forman como un
tejido.
Aquí
una
microscopia
electrónica en donde se ven dos
células
en
donde
sus
membranas están muy cerca
una a la otra, parecen hasta
tocarse entre si. Ahora las
moléculas de adhesión que
participan en estas uniones
estrechas, son de dos tipos que se llaman ocludin y claudin.
Aquí hay un experimento, esta es una micrografía electrónica de transmisión, se ven
las dos células, y se le inyecto por la
cara baso lateral un compuesto
electrón denso, que quiere decir esto,
que al microscopio electrónico se ve
negro y se vio si era capaz de difundir a
través de las superficies baso lateral, y
si era capaz pero se detenía al minuto
de llegar a tight junction, se demostró
entonces que se bloqueaba el trasporte
entre células, este tipo de trasporte se
llama trasporte paracelular.
Hay una condición genética en la que
el organismo no es capaz de incorporar
magnesio o de captarlo, y resulta que
las proteínas ocluidin y claudin son
dependientes de Mg, y se produce una
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condición llamada hipomagnicemia y esta condición hace que este tipo de trasporte
aumente produciendo cuadros, por ejemplo de diarrea, en donde el trasporte
paracelular aumenta en las células intestinales, y hay toxinas que también lo
aumentan, como las del cólera, que además producen un aumento de excreción de
líquidos y electrolitos, produciendo deshidratación.
Pero también hay enfermedades hereditarias en donde fallan las claudin,
produciendo cuadros de sordera hereditaria, se acuerdan de la cóclea, en donde al
llegar las ondas de sonido se mueven los cilios del epitelio?, bueno este movimiento
ciliar permite que la estimulación de las neuronas, y es trasmitido al cerebro. Este
epitelio utiliza un tipo especial de claudin, la claudin 14, y la falla, provocando la
pérdida del aislamiento eléctrico, lo que produce la sordera.
Otro tipo son las uniones de anclaje y aquí tenemos tres tipos:
- las uniones adherentes
-desmosomas
- hemidesmosomas.
Como su nombre lo indica su función es de anclaje, y ocurre mediante moléculas de
adhesión, y estas moléculas están asociadas a elementos del citoesqueleto, las
moléculas adherentes se asocian a filamentos de actina y los desmosomas y
hemidesmosomas a los filamentos intermedios. Si uno ubica las uniones
adherentes en esta superficie basolateral, se encuentran por debajo de tight
junctions y al estar unidas a
la actina del citoesqueleto,
forman un entramado, un
anillo en la célula. Y las
moléculas que participan en
las uniones adherentes se
llaman caderinas, y la
caderina de la célula epitelial
se llama E-caderina, y acá
esta el dibujo, membranas de
dos células y estas serian las
caderinas y por dentro
estarían los filamentos de
actina. El otro tipo de
integrantes en estas uniones
son los desmosomas, y
presentan esta estructura al
microscopio electrónico, en
donde
están
las
dos
membranas y hay una zona electrón densa, y unos filamentos que llegan a este
tejido. Si uno hace un esquema de eso se observan las dos membranas en amarillo,
se ve que entre las dos membranas (como acá) hay unas moléculas, y que están acá
amplificadas en color verde y son proteínas de adhesión que pertenecen a la familia
de las caderinas, pero tienen un nombre especial porque solo se encuentran en los
desmosomas y se llaman desmogleina y desmocolina.
Por dentro de la célula ahora hay una estructura que esta pintada de azul y que es
una estructura como de engrosamiento y se llama placa citosólica y a esta llegan los
filamentos intermedios, que son los elementos del citoesqueleto que le van a dar la
característica a esta unión, y ¿cual es la característica? Es que este tipo de uniones
le van a dar resistencia mecánica al epitelio.
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El otro tipo de uniones adherente son los hemidesmosomas, estos se ubican en la
cara basal del epitelio.
La unión que realiza el hemidesmosoma, es entre la cara basal y la matriz
extracelular en la lamina basal, y la proteína que participa en la célula es una
molécula de integrina, y esta es un heterodímero formada por una subunidad α y una
β, y estos hemidesmosomas también están asociados a elementos del citoesqueleto,
los filamentos intermedios.
La célula va a adoptar todos elementos dependiendo de lo que necesite.
Y el último tipo de unión son las uniones de comunicación, GAP junction (o
uniones hendidura), acá vemos una micrografía electrónica de nuevo, y se ven las
dos membranas y estas estructuras, que forman hemicanales s formados por
moléculas que se llaman conexinas, formando una mitad de canal llamado conexón,
y la otra mitad del canal es de la célula vecina, formando este complejo llamado
GAP junction.
Si uno corta una célula, aquí se ven la membrana de una célula, y la membrana de
otra célula, y los citoplasmas de cada uno, es una de las últimas uniones que les
hable.
Esto tiene un lumen por aquí pueden pasar cosas, esto sirve para una sinapsis
eléctrica, para transmitir señales de una célula a otra
El corazón funciona como un todo, tiene un tipo de señal eléctrica, por lo tanto hay
una conexina, y debe haber un tipo de conexina de corazón, y si hay una conexina
mutada, prodce una malformación cardiaca. Hay sinapsis eléctrica en la transmisión
de sonidos, cuando nosotros transmitamos los cambios de frecuencia del sonido, por
lo tanto si no hay un tipo de conexina pueden producir sordera.
Las conexinas también pueden transportar glucosa, uds se deben acordar de las
vainas de mielina de las células de Shwan, son como remolinos, entonces si uno
piensa
que
la
molécula de glucosa
esta en la punta, la
molécula de glucosa
tendría que dar todo
la vuelta hasta llegar
a la punta, pero esto
no lo hace porque se
demoraría
mucho,
entonces todo este
enrollamiento de las
células de Schwan,
estan conectados por
conexina, todas tienen
nombres especiales,
si falla la conexina la
vaina de mielina se desarma ya que no hay glucosa que la mantenga unida. Por
ejemplo la falla de la conexina 26 y 31 produce sordera, la falla a la conexina 32 la
enfermedad que se llama Crose Mariu Tut (algo asi ) se produce esta degeneración
de la vaina mielina porque no hay transporte de glucosa en la célula de Schwan
glucosa. La falla a la conexina 46 -50 produce cataratas, el cristalino, tiene unos
metabolitos que salen de él a traves de la conexina y cuando falla la conexina estos
metabolitos se quedan adentro y no salen y formando estas nubes, cataratas.
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Ahora vamos a la matriz extracelular, es lo que esta afuera de la célula, las células
no estan flotando si no que estan sujetadas en algo, y ese algo es la matriz
extracelular o (MEC) ( muestra la diapo y identifica las estructuras), la matriz extra
celular es muy abundante y lo que esta debajo se llama sitio conectivo
La MEC esta formada por varios tipos de moléculas; las principales son: COLAGENO,
PROTEOGLICANES, Y PROTEINAS MULTIADHESIVAS DE LA MATRIZ.
Los colágenos, se ven este tipo de tejido a microscopia electrónica, donde hay zonas
blancas que correspondan a matriz extracelular. Y cordones transversales y
longitudinales, son fibras de colágeno que le dan resistencia
mecánica al tejido y lo mantienen unido.
Los fibroblastos son los que secretan la MEC, ósea los
fibroblastos y las demás proteínas. El colágeno tiene
aminoácidos modificados, forma de triple hebra, etc.
Existen varios tipos de colágeno y se tienen que aprender 4,
tipo 1, 2, 3, 4.
Los colágenos, hay distintos tipos, porque tiene funciones y ensamblaje distinto, y
tienen
abundancia
diferencial en cada tipo
de tejido dependiendo la
función que tengan que
cumplir. Por ejemplo el
colageno tipo 1 es
importante en la piel y
hueso, el tipo 2 en el
cartílago y piel, el tipo 3
en la piel y musculo, el
tipo 4 ….(no entiendo lo
que dice).
Hay
enfermedades
hereditarias asociadas al
tipo de colágeno, por
ejemplo una afecta al
ensamblaje del colágeno
tipo 1, la ontogénesis
imperfecta,
produce
debilidad en los huesos,
y se pueden quebrar
fácilmente.
Hay otra enfermedad
que afecta al colágeno
tipo 2, es la condrodisplasia, esta enfermedad afecta a las articulaciones, las personas
son enanitos, y tienen una movilidad poco usual de la articulación, también tiene
defectos en la piel.
En el colágeno tipo 3, una enfermedad genética, una falla, una mutación produce un
síndrome (diferencia entre enfermedad y síndrome-> conjunto de varios síntomas), en
síndrome de enler danlos. Y otra es la goot basture que mas rato se las explico, también
es hereditaria.
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El colágeno es una proteína de secreción, así que no le encuentro la metionina inicial, el
colágeno se sintetiza en una proteína que es mas grande de lo que va a ser finalmente,
forma una estructura que se llama protocolageno, eso se debe a que es una estructura
muy adhesiva, entonces la manera de evitar esa adhesividad dentro de la célula es…. (
No entiendo). Y ustedes saben el colágeno tiene aminoácidos modificados como la
hidroxiprolina, y esa modificación se hace postraduccionalmente, ósea la proteína se
traduce y luego se le agrega el grupo OH donde se le tiene que agregar.
Esta adhesión de OH depende
de una enzima, que necesita
como cofactor la vitamina c, si
saco la vitamina c de mi dieta,
voy a producir una enfermedad,
donde se afecta la producción
de colágeno, se conoce como
ESCORBUTO
(enfermedad
que tenían lo piratas, donde se
le caían los dientes).
Ahora el protocolageno, es
cortado por enzimas que están
por fuera de la célula, así se
convierte el protocolageno en
colágeno y ahí una estructura adhesiva, que puede formar la estructura que
mencionamos antes.
Otra estructura de la MEC, son los proteoglicanos, son proteínas especiales, que están
formados por un core proteico
Los proteoglicanos se encuentran formados por un core
(un
centro proteico), por
proteico, al cual se encuentran unidos a cadenas de azucares
ejemplo un proteoglicano que
altamente sulfatadas (glicominoglicanes o GAGs
se llama agrecan, que es un
core un centro de proteínas
(color gris) y tiene asociado
covalentemente
cadenas
de
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azucares altamente sulfatados, que son estas barritas, y esta cadena de azucares
altamente sulfatados se llaman glicosaminoglicanes, o GAGs.
Acá se ve un proteoglicano, en micrografía electrónica, una molécula que se llama
ialuronal, todos los proteoglicanos terminan en an, es la molécula de ialuronal que tiene
pegado un agrecan. Es una molécula grande, y las cadenas de azúcar están separadas,
porque están altamente sulfatados, se repelen las moléculas de agrecan.
Es una molécula presente en el tejido conectivo, tiene gran capacidad de absorber agua,
eso le da la turgencia a los tejidos (en la piel).
Proteoglicanes hay muchos,
están: agrecan, betaglican,
sintecan,
etc.
Se
diferencian en los azucares
que van a formar la cadena,
y
hay
por
ejemplo
ialuronal, que utiliza este
tipo de azúcar, el ialuronico
y tiene carga negativa,
están los de condiuritin,
con otro tipo de cadena de
azúcar, están las de heparan
y queratan. Como están
sulfatados
se
llaman
condretil sulfato, heparan
sulfato y quermatan sulfato.
Y como están unidos?, a la
proteína, mediante una
unión covalente, y a través de un link de azucares, y acá ésta unido la cadena de azúcar
que yo le quiera poner, aquí este agrecan tiene azucares afuera de condritin y también de
queratan sulfato; entonces
se puede tener varios tipos
de cadenas de azucares.
Aquí ésta unido a un residuo
de serina, que es distinto a la
glicosilacion, (se acuerdan
de la glicosilacion? A quien
estaba unido, bueno no es
esta serina BUSQUEN), y
esta es una secuencia que
esta presente, una molécula
que se llama heparina, para
que sirve la heparina? Es un
anticoagulante; porque que
esta región es capaz de
unirse a un factor de
coagulación que se llama, antitrombina 3, y al hibridar esta antitrombina 3, se inhibe la
coagulación.
La elastina, es la que le da la sensibilidad a los tejidos, ésta en la piel donde se va
perdiendo su función en la piel, y eso hace que aparezcan las arrugas y tiene una
función importante en la aorta, porque hace que resista el flujo que viene del ventrículo,
el flujo es muy grande y resiste gracias a la cantidad elastina que hay en el callao de la
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aorta, sin no se rompería, cuando hay un aneurisma, se desgasta esto y se rompe la
aorta. Tiene un estado relajado y comprimido.
Otra molécula multiadesiva es la fibronectina , es un dímero unido por puentes di
sulfuro, caracterizada por
tener múltiples dominios de
unión, por ejemplo un
dominio se une a heparan
sulfato, el toro a fibrina, otro
a colágeno, otro a integrinas,
etc. Entonces es una proteína
multiadhesiva, porque se
puede unir a varios tipos de
moléculas, y este tipo de
moléculas están en la MEC,
y un motivo presente en la
molécula de fibroonectina,
son 3 aminoácido que se
llaman RGD (diapo), entonces esa es una
secuencia, que actúa como señal para que
las reconozcan las integrinas, las
integrinas estaban en la célula, es una
molécula transmembrana, por lo tanto la
célula reconoce este RGD, y cuando lo ve
la integrina se adhiere. Cuando la célula
va pasando y ve un RGD, se pega.
Este es un ensayo de adhesión, donde yo
mido la cantidad de células adheridas v/s
la concentración del péptido que yo le
agrego a la placa. Esto se hace en un a
placa de petri, lo pego de alguna manera y
veo como la célula que agrego, se pegan. Y hay variantes de péptidos distintos , donde
se agregaban RGD, en distintos contextos, acompañados por distintos aminoácidos. Y
se vio que en todos los péptidos que tenían RGD la célula se pegaba; pero si yo cambio
uno de los aminoácidos del RGD, por
alguno de sus homólogos, lace lula
no se pega, ósea es la secuencia
especifica RGD, la señal de adhesión
de la célula.
Acá hay una micrografía electrónica
de transmisión, donde se tiñeron las
integrinas de color verde y los
filamentos de actina en color rojo, y
yo les dije antes que cuando una
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célula se pone en contacto con un cultivo, solo en algunos puntos hay unión y no toda la
célula, las adhesiones focales; esto corresponde a adhesiones focales, cada uno de esos
puntos donde participan las integrinas como moléculas de adhesión, que van a hacer que
la célula se pega a la matriz.
Acá esta una micrografía electrónica de lo que ocurre en ese proceso, acá están las
moléculas de fibronectina, y en la parte exterior de la célula la membrana plasmática, y
aquí los filamentos integrinas y en este tipo de unión, in vitro, se asocia al cito
esqueleto de actina y no al cito esqueleto de fialmentos intermedios como los
hemidesmosomas.
Una especialización de la MEC es la lamina basal, es un entrando de varias proteínas,
donde las mas importantes son: colágeno tipo 4, laminina, y una proteína multiactiva, la
entactina y proteocan. Y forman esta trama.
Esta es la laminina, es una proteína
multiadherente, y tiene varios dominios en los que
se pueden unir, por ejemplo sulfato, lípido,
colágeno tipo 4, etc. Es multiactiva.
La lámina basal es muy importante en todos los
tejidos, les voy a mencionar por ejemplo, en el
musculo y el glomérulo.
En el musculo para que se pueda contraer, tiene
que estar asociada la alamina basal, si se contrae
sin estar asociada a la lamina basal se rompe,
porque es tan fuerte la contracción de la célula
muscular que si no esta sujeta a algo, se rompe, y
hay una enfermedad hereditaria con eso.
En el glomérulo del riñón, se produce la filtración, donde quedan proteínas, pasa el
agua, esa filtración SE debe a la lamina basal del glomérulo, se sabe esto porque hay
una enfermedad que se
llama, el síndrome de
goopasture, que es una
enfermedad autoinmune, se
generan auto anticuerpos, el
organismo lo reconoce
como extraño a esta
maquinaria basal, también
se produce en la lamina
basal del pulmón, además
del riñón, y se produce
insuficiencia
renal
progresiva y hemorragia
pulmonar.
Hay otra patología que se
llama síndrome de alport,
las personas que la padecen tiene
insuficiencia renal progresiva y
sordera, es hereditaria, es una falla
en el colágeno tipo 4.
En la unión a la célula muscula a la
lamina basal, hay una estructura
que es un andamio que ancla a la
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célula muscular a la lamina basal, y hay una enfermedad hereditaria donde falla la
proteína distrofina y la mutación de ésta produce una patología que se llama distrofia
muscular de Duchenne, al fallar la distrofina, la célula no puede armar este andamio, de
tal manera que al contraerse se rompe y produce degeneración del musculo,
generalmente se detecta en niños.
Averiguar sobre penfigus vulgaris.
Hay otro mecanismo donde participan moléculas de adhesión, que se llama el rolling, y
esto es importante para combatir daño o infecciones en el organismo. Se basa en que en
el endotelio vascular, los linfocitos pasan por el vaso , pero hay momentos en que no
pasan, pero ruedan sobre el endotelio y son capaces de atravesar el endotelio para atacar
la infección, eso pasa porque la célula del endotelio expresa moléculas de adhesión
tipos selectina, al recibir la respuesta de inflamación. El linfocito reconoce estas
selectinas como señal, y hacen que el linfocito con las integrinas reconozcan CAMs, y
hace que el linfocito pase por
la pared del vaso.
Les muestro esto porque las
moléculas de adhesión no
sirven solo para pegar células,
si no sirven para estos
procesos que son importantes,
como lo son extravasar la
célula de un vaso para atacar
un foco de infección.
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