Atlas de histología vegetal y animal
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La célula. Ampliaciones.

UNIONES en HENDIDURA

Las uniones en hendidura, o mejor denominadas como uniones intercelulares, son complejos moleculares a modo canales que se disponen en las membranas plasmáticas de células contiguas y que permiten la comunicación directa entre los citoplasmas de dichas células. Virtualmente todas las células de tejidos sólidos animales, aparte de por otros mecanismos, se pueden comunicar con sus vecinas mediante uniones en hendidura. Aunque estas uniones se explican tradicionalmente en el apartado de los complejos de unión, los cuales tienen una misión de adhesión, debería estudiarse junto con los mecanismos de comunicación celular, pues ésta es su principal misión. Fueron descubiertas en la década de los 60 del siglo XX con inyecciones de colorantes, los cuales se inyectaban en el interior de una célula y más tarde se podían observar en el interior de otras células contiguas. Cosa que sólo podría explicarse por una comunicación directa entre sus citoplasmas.

Morfología y estructura

En las imágenes de microscopía electrónica de transmisión las uniones en hendidura aparecen como segmentos rectos formados por dos membranas plasmáticas de células contiguas, donde el espacio intercelular está tan obliterado que no se puede observar a no ser a grandes aumentos. Este espacio intercelular varía entre 2 y 4 nm. Sin embargo, tridimensionalmente son como manchas o placas un tanto irregulares localizadas en la membrana plasmática, cuyo tamaño y forma dependen del tipo celular y del estado fisiológico en que se encuentre. Por ejemplo, en las células hepáticas pueden medir 0.3 mm de diámetro.

Las uniones en hendidura están formadas por proteínas transmembrana que se asocian para formar canales. Estas proteínas se denominan conexinas. Se han encontrado 21 genes que codifican para conexinas diferentes en cordados. En humanos hay 21 genes para conexinas. 6 conexinas juntas forman un conexón o hemicanal, el cual se situa en la membrana plasmática de una célula alineado con otro hemicanal en la célula contigua, y juntos forman un canal, de unos 1,5 nm de diámetro, completo y continuo. El canal permite el paso de sustancias de bajo peso molecular, menos de 1000 a 1200 daltons, entre ambos citoplasmas, aunque en insectos pueden ser mayores. Una zona de unión en hendidura está formada por un número variable de canales, pero se han encontrado hasta 10000 canales que implican a unas 120000 conexinas.

Uniones en hendidura

Síntesis, ensamblaje y formación de las uniones en hendidura. Los citoplasmas amarillento y verdoso pertenecen a células contiguas (modificado de Laird et al., 2015).

Función

El poro del canal permite el paso de sustancias como iones, azúcares sencillos, segundos mensajeros como el AMPc o calcio, aminoácidos, o pequeños ARNs, pero no proteínas, lípidos o moléculas largas de ARN.

Las uniones en hendidura, al permitir la libre difusión entre células vecinas, hacen posible un acoplamiento eléctrico y metabólico entre células vecinas. Por ejemplo, hay acoplamiento entre neuronas que permite sincronizar sus cambios en el potencial de membrana, además de acelerar la transmisión nerviosa, puesto que evita el proceso de liberación y transducción de neurotransmisores. Las uniones en hendidura entre neuronas forman las denominadas sinapsis eléctricas. Asimismo, las células gliales del sistema nervioso forman una red de células conectadas por uniones en hendidura. Las contracciones rítmicas del músculo cardiaco, las del útero durante el parto, del músculo liso del digestivo durante las contracciones peristálticas, o las de los músculos del iris del ojo para acomodarse a diferentes intensidades de luz, son una consecuencia del acoplamiento celular por uniones en hendidura. Otras células no excitables, como los hepatocitos o las células somáticas de los folículos ováricos están sincronizadas metabólicamente por las uniones en hendidura. La agregación plaquetaria que ocurre en las paredes de las arterias es importante para sellar los vasos sanguíneos. Las uniones en hendidura se forman entre las plaquetas adheridas a la pared arterial comunicando el interior de las plaquetas y favoreciendo una mayor adhesión entre ellas.

La permeabilidad de las uniones en hendidura puede ser modulada por la célula, mediante la expresión de diferentes tipos de conexinas. Esto depende del tipo celular y del estado de diferenciación de la célula. Las propiedades del hemicanal depende de las conexinas que lo formen, pueden ser homoméricos (la misma conexina) o heteroméricos (distintas conexinas forman en mismo hemicanal), pero no todas las combinaciones están permitidas. La mayoría de las células expresan al menos dos tipos de conexinas. Además, los canales pueden ser homotípicos, cuando los dos hemicanales que forman un canal son iguales, heterotípicos, cuando son diferentes.

Los hemicanales no están permanentemente abiertos sino que más o menos aleatoriamente cambian entre abiertos y cerrados. El porcentaje de tiempo que permanecen abiertos depende de diversos factores como el pH interno, la concentración de ciertos iones, por ejemplo una alta concentración de calcio citosólica, o por señales externas como la dopamina en algunas células de la retina. Prácticamente todos los hemicanales son sensibles al voltaje la membrana. Estos tipos de regulación serían a corto plazo o rápida. La comunicación por uniones en hendidura también se puede regular a largo plazo. Las placas de hemicanales que forman las uniones en hendidura son muy plásticas: se forman de nuevo, crecen, se dividen, se fusionan, decrecen y desaparecen. La célula puede regular el número de hemicanales en la membrana por procesos de endocitosis, retirándolos de la membrana, o exocitosis, aportándolos a la membrana. Pero también se puede controlar el ensamblado de los conexones o modificaciones post-trasduccionales como la fosforilación de las conexinas. Se ha comprobado que los nuevos hemicanales se añaden al borde de la placa de la unión en hendidura y que los del centro son retirados. Hay un reciclado continuo que lleva a una renovación completa de los conexones de una placa en cuestión de horas.

Mutaciones en los genes de las conexinas provocan hasta 14 enfermedades conocidas tales como la sordera, dermatopías, cataratas, cardiomiopatías, y varios tipos de cáncer. Estudiando casos patológicos se ha encontrado que algunas células podrían usar los hemicanales para otra actividad diferente a la de comunicación intercelular. Así, se ha propuesto que los hemicanales podrían servir bajo ciertas circunstancias para establecer una comunicación directa entre el citosol y el medio extracelular.

Las panexinas son unas proteínas transmembrana que se descubrieron en al año 2000. Se han encontrado sólo tres panexinas: 1, 2 y 3. Aunque no muestran una secuencia de aminoácidos homóloga a las conexinas, su estructura tridimensional en la membrana es similar y también forman hemicanales hexaméricos. La panexina 1 se expresa en todos los tejidos, mientras que la panexina 2 parece restringirse al sistema nervioso central, y la 3 al hueso, cartílago y piel. Estos hemicanales no sirven para comunicar con otra células citoplasma-citplasma, puesto que no se alinean con otros hemicanales de panexinas de células vecinas para formar canales, sino que forman hemicanales aislados en las membranas que comunican el citoplasma con el espacio exterior. De esta manera la célula puede liberar moléculas de bajo peso molecular como las purinas y que actuarían de forma paracrina.


Bibliografía

Goodenough DA, Paul DL. 2009. GAP junctions. Cold spring harbour perspective in biology. 1:a002576.

Laird, DW, Lampe PD, Johnson RG. 2015. Dinámica y función de las uniones intercelulares. Investigación y ciencia. 466:66-73.


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Actualizado: 14-11-2017. 12:32