¿Qué son las uniones celulares?
Las uniones celulares son los puentes de contacto que existen entre las membranas citoplasmáticas entre células adyacentes o entre una célula y la matriz. Las uniones dependen del tipo de tejido estudiado, destacando las conexiones existentes entre las células epiteliales, las musculares y las nerviosas.
En las células existen moléculas relacionadas con la adhesión entre ellas. Sin embargo, se necesitan elementos adicionales que incrementen la estabilidad de la unión en los tejidos. Esto se logra con las uniones celulares.
Las uniones se clasifican en uniones simétricas (uniones estrechas, desmosomas en cinturón y uniones en hendidura) y las uniones asimétricas (hemidesmosomas).
Tipos de uniones celulares
Uniones estrechas
Las uniones estrechas, también conocidas en la literatura como uniones oclusivas, son sectores en las membranas celulares de células vecinas que se encuentran unidas íntimamente, tal y como el nombre “unión estrecha” indica.
En condiciones promedio, las células están separadas por una distancia de 10 a 20 nm. No obstante, en el caso de las uniones estrechas, esta distancia se reduce significativamente y las membranas de ambas células se tocan o hasta se fusionan.
Una unión estrecha típica se ubica entre las paredes laterales de células vecinas a una distancia mínima de sus superficies apicales.
En el tejido epitelial, todas las células establecen uniones de este tipo para permanecer unidas. En esta interacción, las células se ubican formando un patrón que recuerda a un anillo. Estas uniones abarcan la totalidad del perímetro.
Funciones de las uniones estrechas
Este tipo de uniones entre células desempeñan dos funciones esenciales. La primera es determinar la polaridad de las células en el epitelio, separando el dominio apical del basolateral y evitar que tenga lugar una difusión indebida de lípidos, proteínas y otras biomoléculas.
Como mencionamos en la definición, las células del epitelio se agrupan en un anillo. Dicha estructura separa la superficie apical de la célula de las laterales y basales, lo que establece la diferenciación entre los dominios.
Dicha separación es considerada uno de los conceptos más importantes dentro del estudio de la fisiología de los epitelios.
En segundo lugar, las uniones estrechas impiden el paso libre de sustancias por la capa de las células epiteliales, lo que se traduce en una barrera para la vía paracelular.
Uniones en hendidura o gap
Las uniones en hendidura o gap se encuentran en regiones desprovistas de membrana citoplasmática limitante entre las células vecinas. En una unión en hendidura, los citoplasmas de las células se conectan y se crea una conexión física donde puede ocurrir el paso de moléculas pequeñas.
Esta clase de uniones se encuentra virtualmente en todos los epitelios, y en otros tipos de tejidos, donde sirven para propósitos bastante variados.
Por ejemplo, en varios tejidos, las uniones en hendidura pueden abrirse o cerrarse en respuesta a señales extracelulares, como es el caso del neurotransmisor dopamina. La presencia de esta molécula reduce la comunicación entre una clase de neuronas en la retina, en respuesta al aumento de la intensidad de la luz.
Funciones de las uniones en hendidura
Gracias a la formación de estas uniones, puede ocurrir el movimiento de ciertas moléculas entre las células vecinas. El tamaño de la molécula a ser transportada es determinante, el diámetro óptimo es de 1,2, como los iones de calcio y el monofosfato de adenosina cíclico.
Específicamente, son los iones inorgánicos y las moléculas solubles en agua que se pueden trasladar de un citoplasma celular al citoplasma contiguo.
Las concentraciones de calcio juegan un papel crucial en dicho canal. Cuando la concentración de calcio incrementa, los conductos axiales tienden a cerrarse.
De esta forma, las uniones en hendidura participan de manera activa en el proceso de acoplamiento eléctrico y químico entre células, como ocurre en las células musculares del corazón, que se encargan de transmitir los impulsos eléctricos.
Uniones de anclaje o adherentes
Por debajo de las uniones estrechas, encontramos las uniones de anclaje. Generalmente, estas se ubican en la cercanía de la superficie apical del epitelio. En este grupo, podemos distinguir tres grupos principales, la zonula adherens, o desmosoma en cinturón, la macula adherens, o desmosoma puntual, y el desmosoma.
En este tipo de uniones, las membranas celulares adyacentes que están unidas por medio de zonulas y maculas adherens se encuentran separadas por una distancia celular relativamente amplia —si las comparamos con el espacio mínimo que existe en el caso de las uniones estrechas—.
El espacio intercelular se encuentra ocupado por proteínas que pertenecen a la familia de las cadherinas, desmogleínas y desmocolinas unidas a placas citoplasmáticas que presentan otras proteínas llamadas desmoplaquina, placoglobina y placofilina.
Clasificación de las uniones de anclaje
Zonula adherens
Como ocurre en el caso de las uniones estrechas, en las uniones de anclaje también observamos el patrón de disposición en forma de anillo o de cinturón. La zonula adherens se encuentra asociada con microfilamentos de actina, mediante la interacción de dos proteínas: las cadherinas y las cateninas.
Macula adherens
En algunos casos, esta estructura es conocida simplemente como desmosoma, es una unión puntiforme que se encuentra asociada a filamentos intermedios formados de queratina. En este contexto, dichas estructuras de queratina se denominan “tonofilimanetos”. Los filamentos se extienden de un punto a otro en las células epiteliales.
Desmosomas puntuales
Estos aportan fuerza y rigidez a las células epiteliales. Así, se cree que su función principal está relacionada con el fortalecimiento y la estabilización de las células adyacentes.
Los desmosomas pueden compararse con una especie de remaches o soldaduras, ya que se asemejan a puntos diminutos separados y no a bandas continuas.
Encontramos este tipo de uniones en los discos intercalados que unen a los cardiocitos en el músculo cardiaco y en las meninges que tapizan la superficie externa del encéfalo y la médula espinal.
Hemidesmosomas
Los hemidesmosomas entran en la categoría de uniones asimétricas. Estas estructuran tienen como función el anclaje del dominio basal de la célula epitelial con la lámina basal subyacente.
El término hemidesmosoma se usa porque esta estructura parece, literalmente, “medio” desmosoma. No obstante, desde el punto de vista de su composición bioquímica, ambas uniones son totalmente diferentes.
Es importante aclarar que los desmosomas se encargan de adherir una célula vecina con otra, mientras que la función del hemidesmosoma es unir a la célula con la lámina basal.
A diferencia de la macula adherens o el desmosoma, los hemidesmosomas tienen una estructura diferente, conformada por: una lámina citoplasmática asociada a filamentos intermedios y una placa de membranas externas, que se encarga de unir al hemidesmosoma con la lámina basal, por medio de un filamento de anclaje.
Una de las funciones de los hemidesmosomas es incrementar la estabilidad global de los tejidos epiteliales, gracias a la presencia de filamentos intermedios del citoesqueleto unidos a los componentes de la lámina basal.
Uniones celulares en las plantas
El reino vegetal carece de la mayoría de las uniones celulares descritas anteriormente, con la excepción de una contraparte funcional que recuerda a las uniones de hendidura.
En las plantas, los citoplasmas de las células adyacentes están conectados por vías o canales llamados plasmodesmos.
Esta estructura crea un continuo de una célula vegetal a la siguiente. A pesar de que difiere estructuralmente de las uniones de hendidura, poseen papeles muy similares, permitiendo el paso de pequeños iones y moléculas.
Referencias
- Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A. D., Lewis, J., Raff, M., & Walter, P. Essential cell biology. Garland Science.
- Cooper, G. M., & Hausman, R. E. The cell: Molecular approach. Sinauer Associates.