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:
¾Selectine
¾Alcuni membri della famiglia delle IgSF
¾Alcuni membri della superfamiglia delle integrine
¾Caderine
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 NCAM, richiedono lo ione calcio per il loro
funzionamento.
Le caderine meglio caratterizzate sono:
¾Caderine-E (epiteliale)
¾Caderine-N (neurale)
¾Caderine-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 Ncaderina 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 (α5β1)
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
¾Proteine giunzionali transmembrana di due
cellule adiacenti che prendono contatto
legandosi saldamente tra loro senza lasciare
spazio tra le cellule
¾Impediscono 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
¾Membrane di due cellule a una distanza di 2-3 nm
¾Tendono ad essere aperte a basse concentrazioni di
calcio mentre si chiudono ad alte concentrazioni
¾Permettono 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
