Giunzioni e specializzazioni
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Dinamiche cellulari
Le cellule sono entità dinamiche
correnti continue trascinano mitocondri,
granuli e vacuoli di varia natura:
CICLOSI
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esempio di ciclosi è anche il movimento
dei cromosomi durante la mitosi
(microtubuli).
Altra dimostrazione dell’intervento dei
microtubuli nella ciclosi, la troviamo nei
melanociti: i melanosomi si spostano
secondo linee radiali che coincidono con
la posizione dei microtubuli all’interno
della cellula.
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funzione meccanica degli epiteli
protezione, integrità,
contenimento
a cosa si devono
queste proprietà
degli epiteli?
• stabilità morfologica delle
cellule
concentria-moci
su:
• adesione fra cellule
negli epiteli, le cellule hanno un preciso orientamento;
è pertanto possibile indicare con un nome preciso le loro porzioni
lume dell’organo
lato apicale
superfici
laterali
lato basale
lamina basale
questa regola non vale per tutti i tessuti
le cellule del sangue,
per esempio, non
possiedono alcun
orientamento
le cellule epiteliali spesso possiedono una
polarizzazione funzionale, rivelata dalla
distribuzione asimmetrica di organelli
laterale
apicale
Golgi in posizione
intermedia e vescicole di
secrezione accumulate
all’apice della cellula
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nucleo
dislocato in
sede basale
basale
lamina
basale
laterale
RER e mitocondri in
sede basolaterale
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Specializzazioni delle cellule epiteliali
La cellula epiteliale presenta
specializzazioni strutturali, necessarie a:
• Produrre secrezioni
• Espletare funzioni di trasporto
• Mantenere l’integrità strutturale
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Polarità delle cellule epiteliali
Molte cellule epiteliali sono specializzate in:
• Produzione di secrezioni esocrine o endocrine
• Movimento di fluidi sulla superficie epiteliale
• Movimento di fluidi e soluti attraverso l’epitelio
stesso
polarità lungo l’asse che si estende dalla
membrana basale alla superficie libera
consiste nella distribuzione simmetrica di
organelli e di specializzazioni di membrana
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Polarità di una tipica
cellula “cilindrica”
• Superficie libera
provvista di microvilli o
ciglia
• Golgi vicino al nucleo
• Nucleo vicino alla MB
• Mitocondri concentrati
verso il lato basale
• Membrana cellulare
ripiegata e adesa alla
MB
• Cellula fermamente
adesa alle cellule
adiacenti
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Resistenza meccanica degli epiteli
Al fine di preservare l’integrità
meccanica del tessuto, le cellule
epiteliali devono legarsi le une alle
altre, per cui osserviamo:
• un diffuso ripiegamento delle membrane
cellulari
• COMPLESSI GIUNZIONALI
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Tipi di giunzioni fra cellule
Giunzione occludente
• zonula occludens o tight junction
Giunzione aderente intermedia
• zonula adhaerens
Desmosoma
• macula adhaerens
Contatto focale
Giunzione serrata
• gap junction o nexus
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Complesso
giunzionale
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Complesso giunzionale
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Giunzioni di
membrana
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Giunzioni occludenti
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Giunzioni Occludenti
Le superfici extra-cellulari di due
membrane plasmatiche adiacenti sono in
intimo contatto
NON lasciano alcuno spazio tra le
membrane
Formano una banda intorno all'intera
cellula
Sigillano le cavità corporee
giunzione
occludente
Parziale fusione degli
strati lipidici;
è la piu’ “forte”
giunzione;
impermeabile ad
acqua e soluti;
crea canali
interfacciali
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Giunzioni Occludenti
Impediscono la
diffusione delle
molecole organiche
• Possono lasciare
passare piccoli ioni
ed acqua
Non sono associate
con alcun elemento
del citoscheletro
Giunzione occludente
Al microscopio elettronico, una giunzione
occludente appare come un’area di stretta
apposizione di aree adiacenti di membrana
plasmatica (MP), corrispondente al sito di
attacco sulla membrana delle proteine
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Giunzione occludente
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Giunzione occludente
• Permettono agli epiteli di servire da superficie di
separazione, non permettono il passaggio di molecole.
• rete ramificata di filamenti sigillanti che contornano
l’estremità apicale di ciascuna cellula del foglietto epiteliale
• ciascun filamento è composto da una lunga fila di proteine
di adesione transmembrana immerse in entrambe le
membrane; i domini extracellulari si uniscono tra loro per
occludere
Proteine delle Giunzioni Occludenti
Proteine principali: CLAUDINE (di diverso tipo, presenti
diversamente nelle giunzioni strette) e OCCLUDINE
(funzione incerta, si associano con proteine periferiche
intracellulari di membrana chiamate PROTEINE ZONALI zona occludens- che ancorano i filamenti al citoscheletro di
actina)
Proteine delle Giunzioni Occludenti
Giunzioni occludenti
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Giunzioni ancoranti
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Giunzione
aderente:
Giunzioni di
membrana
• Accollamento delle
membrane,
separate dal
“cemento
intercellulare”
(acido ialuronico)
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Giunzioni Ancoranti
Forte struttura che attraversa la membrana ed è attaccata al citoscheletro. Composte da 2 classi principali
di proteine:
• proteine di ancoraggio intracellulare (formano
una placca sulla superficie citoplasmatica della
membrana e connettono il complesso giunzionale
o ai filamenti di actina o a filamenti intermedi)
• proteine di adesione transmembrana (coda
citoplasmatica che si attacca a una o più proteine
di ancoraggio intracellulari e ad un dominio
extracellulare che interagisce con domini
extracellulari di proteine di adesione
transmembrana specifiche su un’altra cellula).
Molte giunzioni contengono proteine di segnalazione intracellulare che rendono le giunzioni capaci di
segnalare all’interno della cellula.
Le giunzioni aderenti esistono in 2 forme funzionalmente diverse:
g. aderenti: caderine + catenine
• Esistono in varie forme e sono presenti in molti
tessuti non epiteliali
• punti di attacco tondeggianti o a striscia che
connettono indirettamente i filamenti di actina
corticali di 2 cellule interagenti
• formano una “cintura di adesione” sotto le
giunzioni strette
•morfogenesi
• un fascio contrattile di filamenti di actina si trova
adiacente alla cintura orientato in senso parallelo alla
membrana (legame actina-membrana tramite
proteine come CATENINE, VINCULINA, αACTININA)
Giunzione intermedia
Zonula adhaerens
Ultrastrutturalmente, una giunzione aderente si presenta come una placca fioccosa (P) di
materiale elettrondenso adiacente alla membrana plasmatica (MP), entro la quale si inseriscono
i filamenti di actina (A.)
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Giunzioni di
membrana
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desmosoma
desmogleina
desmoplachina
• Desmosoma:
– Giunzione tenace,
rinforzata dalla
presenza di
“addensamenti” su
cui si agganciano
abbondanti fasci di
filamenti
citoscheletrici
interstizio
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citocheratina
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Desmosoma
• Giunzione tenace,
rinforzata dalla presenza
di “addensamenti” su cui
si agganciano abbondanti
fasci di Filamenti
Intermedi
• Connessione tra cellule adiacenti
• Permette distribuzione dello stress
meccanico
• Spazio tra le membrane
permette passaggio delle
molecole
Desmosoma
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Desmosoma
Le placche di adesione discoidali (P)
nelle cellule adiacenti si evidenziano
come aree elettrondense entro le quali
si inseriscono i filamenti di
citocheratina (FC). Le membrane
plasmatiche (MP) tra le placche di
adesione sono distanti circa 30 nm e in
alcuni desmosomi si possono vedere
delle bande elettrondense tra una
cellula e l’altra (X).
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Desmosoma
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Desmosoma
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Emidesmosoma
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Emidesmosomi
Strutture asimmetriche
Una piastra ancora la parte
basale della cellula alla
lamina basale
Questa piastra contiene
Filamenti Intermedi
• Cheratine o tonofilamenti
Filamenti di Laminina legano
la placca alla lamina basale
Contribuiscono alla stabilità
dell'epitelio
Emidesmosoma
Dal punto di vista ultrastrutturale,
un’emidesmosoma consiste di una placca
densa (P), composta da proteine di
collegamento intercellulari, quali la
desmoplachina, in cui si inseriscono i
filamenti intermedi di citocheratina (C). Il
legame con la matrice extracellulare (M)
è visibile come una serie di sottili fibrille
di ancoraggio (F) composte da collagene
di tipo VII.
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Emidesmosomi
Contatti focali
Fasci di filamenti di actina
interagiscono con proteine di
collegamento (α-actinina,
vinculina e talina) per legarsi con
una proteina trasmembrana
membro di una classe di proteine
di adesione cellulare dette
integrine. Sono sensori
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meccanici nei quali le stress
fibers sono legate alle
integrine: durotassi cioè cellule
adese alla ECM polarizzano la
loro forma verso regioni con
maggiore rigidità del
substrato.
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Contatti
Focali
Giunzioni di
membrana
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Gap
junction
Membrane
strettamente
accollate
Cellule unite
da canali
proteici di
collegamento
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Giunzioni Comunicanti
(Gap Junctions)
Connessina forma un canale di circa 1.5 nm di diametro
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Gap Junction
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Giunzioni Comunicanti
(Gap Junctions)
Canali proteici che collegano i citosol di due
cellule
• Passaggio di piccole molecole e ioni (Na+, K+)
• Esclusione di grandi molecole
• Trasmissione di impulsi elettrici tra cellule del
muscolo liscio e cellule cardiache
• Permettono il passaggio da una cellula ad un'altra
di messaggeri chimici
• Coordinano le attività tra le cellule
Gap junction
Dal punto di vista ultrastrutturale, la sezione
trasversale di una giunzione comunicante si
presenta come un’area piatta di membrane
plasmatiche a stretto contatto, tra le quali sono
visibili i connessoni (C) come granuli
puntiformi.
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Specializzazioni della superficie
cellulare
La superficie delle cellule epiteliali può
assolvere a funzioni specializzate:
Incremento di superficie: Microvilli
Mobilizzazione dei fluidi superficiali o
movimento cellulare: Ciglia
Funzioni specifiche: stereociglia
(nell’epididimo)
Specializzazioni della superficie basale:
labirinto basale
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microvilli
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Created by G. Papaccio
microvilli
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Microvilli
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Microvilli
Created by G. Papaccio
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Microvilli
Dal punto di vista
ultrastrutturale, i microvilli (M)
formano proiezioni digitiformi,
con un asse di filamenti di actina
(AF) che entra nella cellula e si
fonde con la corteccia d’actina
(AC), detta anche trama
terminale
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microvilli
i microvilli sono immobili;
il loro scopo è di aumentare la
superficie di assorbimento
dell’epitelio
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Tubulo Contorto Prossimale
Orletto Striato
• Aumento della superficie per il riassorbimento (20x)
• Abbondante glicocalice
epitelio
ciliato
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epitelio ciliato
(TEM)
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cellule ciliate; è appena
visibile lo scheletro microtubulare delle ciglia
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Ciglia
A. Schema di una sezione trasversale di un ciglio.
B. Aspetto ultrastrutturale di un ciglio in sezione trasversale.
C. Nella
sezione
Created
by G.longitudinale.
Papaccio
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Ciglia
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ciglio
le ciglia sono
estroflessioni
citoplasmatiche
dotate di motilità
propria; il battito
sincrono delle ciglia
provoca lo
scorrimento di fluidi
lungo la superficie
epiteliale
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Ciglia
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Created by G. Papaccio
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Cellula ciliata
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Ciglio
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Un'ulteriore specializzazione
Stereociglia
• Microvilli modificati,
più lunghi
• Non contengono
microtubuli
• Possono facilitare
l'assorbimento
• Epididimo, orecchio
connettivo
cellula
epiteliale
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lamina
basale
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Labirinto basale
La membrana cellulare
delimita, in questa zona
della cellula, territori
citoplasmatici che
contengono numerosi
mitocondri.
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Membrana basale
Sono foglietti specializzati di matrice
extracellulare disposti fra le cellule
parenchimali e i tessuti di supporto
50-100 nm di spessore
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Membrana Basale
Supporto strutturale
-Adesione cellula/matrice extra cellulare
Permette ai nutrienti ed agli scarti di diffondere
Filtro per le macromolecole (rene)
Zona di differenziamento e polarizzazione delle
cellule
Nella rigenerazione funziona da “autostrada” per la
migrazione cellulare
Membrana basale
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BM-Membrana Basale
F-Fibroblasto
Fc-Estroflessioni
C-Collagene
E- Elastina
M.B.
2 strati:
Lucido
Denso
il collagene IV dà stabilità : forma estese reti legando le
estremità amminiche e carbossiliche. Tali reti sono legate al
plasmalemma delle cellule mediante la laminina (12 isoforme) e
la nidogenina la quale ultima forma sulla laminina centri di
nucleazione per la deposizione del collagene IV.
La MB oltre a determinare l’ancoraggio regola forma, polarità,
differenziazione, sopravvivenza e proliferazione cellulare.
Essa è un filtro molecolare (nei glomeruli renali) per la presenza
del perlecano .
‘E importante ai fini della rigenerazione tissutale
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Adesioni
Cellula-Cellula
Cellula-Matrice
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CAM
Adesione Cellula-Cellula
1. Calcio-dipendente
Cadherins
Selectins
2. Calcio-indipendente
Superfamiglia delle immunoglobuline
(N-CAM and I-CAM)
selectine:
• proteine di superficie che legano carboidrati (LEPTINE) che mediano una
varietà di interazioni transitorie di adesione nel torrente circolatorio, che
dipendono dal calcio
• 3 tipi: L-, P-, E-selectina (linfociti, piastrine, endotelio)
• proteine transmembrana con dominio di leptina altamente conservato
• ruolo importante nell’attacco dei globuli bianchi alle cellule endoteliali che
rivestono i vasi sanguigni
• mediano un’adesone debole (rotolamento)
•Espressione: richiamo vs zone di infiammazione
Adesione tra leucociti e cellule endoteliali
Selectine, ICAMs, integrine mediano l’adesione leucocita-endotelio nel
sito della lesione
Cadherins Mediate CalciumDependent Cell-Cell Adhesion
• CAM principale, calcio dipendente.
• superfamiglia di proteine che comprende caderine classiche e non
• la maggior parte sono proteine transmembrana a singolo passaggio, possono
formare dimeri e oligomeri, a livello extracellulare 5 o 6 ripiegamenti Ig simili
L Cell Fibroblast Cell-Cell Adhesion
Assay
LI Cadherin Transfected L Cells
Calcium-dependence of cell adhesion
Cadherin-Dependent Cell Sorting
Homophilic
Binding
• E Cadherin: Epiteliale
• N Cadherin:
Neuroni,cuore, fibroblasti,
muscolo scheletrico
• P Cadherin: Placenta,
epidermide, epitelio
mammerio
• VE Cadherin: endotelio
vascolare
Modello di Adesione Cellula-Cellula
Le CAM mediano l’adesione cellula-cellula ed il
legame al citoscheletro
Modello di interazione Cellula-Matrice
or actin
microfilament
Extracellular Matrix
Cell-Matrix Interactions in vitro
actin
integrin
Superfamiglia delle Integrine
Comprende un vasto numero di recettori
cellulari di adesione, importanti nelle
interazioni Intercellulari e nell‘integrazione
delle cellule (donde il nome) con l'ambiente
extracellulare.
Mediante le integrine le cellule aderiscono alla
matrice, ed alcune possono anche mediare
importanti eventi di adesione cellula-cellula.
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Le Integrine si legano alla Fibronectina
Integrine
Cascata
delle
Integrine
Integrine
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Junctions and Nonjunctional Cell-Cell
Adhesion
Junctional
• Migliaia di
interazioni a bassa
affinità
• Stabilizza
collegamenti
citoscheletrici
Non-Junctional
• Può avviare
adesione
giunzionale
Giunzioni e specializzazioni
The end
Gianpaolo Papaccio
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