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Zonula occludens

Las uniones estrechas, (tight junction en inglés), uniones herméticas, uniones íntimas, uniones ocluyentes o zonula occludens son unas estructuras citológicas presentes entre el epitelio y endotelio que crean una barrera de impermeabilidad impidiendo el libre flujo de sustancias entre células.
Estructuralmente consisten en un entramado de proteínas que aproximan las membranas lipídicas de células adyacentes; entre estas proteínas destacan las claudinas y las ocludinas.[1]​
Funcionalmente, generan una barrera bioquímica entre la membrana apical y la basolateral de estas células epiteliales, permitiendo así el transporte polar.[2]​ Un ejemplo clásico de esta estructura en un epitelio es la barrera intestinal.
Con microscopía electrónica, mediante la técnica de criofractura, se observa que las uniones estrechas consisten en una serie de fibrillas lineales, largas y paralelas, interconectadas mediante cortos filamentos.[3]​

Zonula occludens

Diagrama de la Zónula occludens
Nombre y clasificación
Latín [TA]: junctio occludens
TA H1.00.01.1.02007
TH H1.00.01.1.02007
TH H1.00.01.1.02007
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Micrografía electrónica por criofractura de la zonula occludens de una célula endotelial.

Estructura

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Las uniones estrechas se compone de una red ramificada de hebras selladas. Cada hebra actúa independientemente de las demás. Por lo tanto, la eficacia de la unión para impedir el pasaje de iones aumenta exponencialmente con el número de hebras.

Cada hebra está formado por una fila de proteínas transmembrana incrustadas en ambas membranas plasmáticas, con dominios extracelulares que se unen directamente entre sí. Hay al menos 40 proteínas diferentes que componen las uniones estrechas.[4]​ Estas proteínas consisten tanto en proteínas transmembrana y citoplasmáticas. Las tres proteínas transmembrana principales son ocludinas, claudinas y las moléculas de adhesión de unión (inglés, junction adhesion molecule; JAM). Éstas se asocian con diferentes proteínas periféricas de membrana, como la ZO-1, situadas en el lado intracelular de la membrana plasmática, que anclan las hebras al componente de actina del citoesqueleto.[5]​De este modo, las uniones estrechas unen los citoesqueletos de las células adyacentes. La investigación mediante métodos de fractura por congelación en microscopía electrónica revela la extensión lateral de las uniones estrechas en las membranas celulares y ha sido útil para mostrar cómo se forman las uniones estrechas.[6]​

  • La ocludina fue la primera proteína integral de membrana que se identificó. Tiene un masa molecular de ~60kDa. Consta de cuatro dominios transmembrana y tanto el N-terminal como el C-terminal de la proteína son intracelulares. Forma dos bucles extracelulares y un bucle intracelular. Estos bucles ayudan a regular la permeabilidad paracelular.[7]​ La ocludina también desempeña un papel clave en la estructura celular y la barrera.[8]​
  • Las claudinas se descubrieron después de la ocludina y constituyen una familia de más de 27 miembros diferentes en mamíferos. Tienen un peso molecular de ~20kDa. Tienen una estructura similar a la de la ocludina, con cuatro dominios transmembrana y una estructura de bucle similar. Se considera que son la base de las uniones estrechas y desempeñan un papel importante en la capacidad de estas uniones para sellar el espacio paracelular.[9]​
  • Las moléculas de adhesión de unión, o JAM, forman parte de la superfamilia de las inmunoglobulinas. Tienen un peso molecular de ~40 a 48 kDa.[10]​ Su estructura difiere de la de otras proteínas integrales de membrana en que sólo tienen un dominio transmembrana en lugar de cuatro. Ayuda a regular la función de la vía paracelular de las uniones estrechas y también participa en el mantenimiento de la polaridad celular.[11]​
  • Las angulinas se descubrieron en 2011 mediante un cribado visual de las proteínas que se localizan en las uniones estrechas tricelulares.[12]​ Existen tres miembros de las angulinas: Angulin-1/LSR, Angulin-2/ILDR1 y Angulin-3/ILDR2. Al igual que las JAMs, las angulinas son proteínas de una sola transmembrana. Todas las angulinas tienen un dominio similar a la inmunoglobulina en la región extracelular y un motivo de unión PDZ en el C-terminal. Son responsables del establecimiento de uniones estrechas tricelulares y regulan la función de barrera paracelular.[13]​

Funciones

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Las uniones estrechas proporcionan a las células endoteliales y epiteliales una función de barrera; esta función se subdivide en barreras protectoras y barreras funcionales que sirven para fines como el transporte de materiales y el mantenimiento del equilibrio osmótico.[14]​

Las uniones estrechas impiden el paso de moléculas e iones a través del espacio intercelular de las células adyacentes, por lo que los materiales deben entrar realmente en las células (por difusión o transporte activo) para poder atravesar el tejido. La vía intracelular restringida exigida por el sistema barrera de uniones estrechas permite controlar con precisión qué sustancias pueden atravesar un tejido concreto (p. ej., la barrera hematoencefálica). En la actualidad, todavía no está claro si el control es activo o pasivo y cómo se forman estas vías. En un estudio sobre el transporte paracelular a través de la unión estrecha en el túbulo proximal del riñón, se propuso un modelo de doble vía, compuesta por grandes hendiduras formadas por discontinuidades infrecuentes en el complejo de la unión estanca y numerosos poros circulares pequeños.[15]​

Las uniones estrechas también ayudan a mantener la polaridad apicobasal de las células impidiendo la difusión lateral de proteínas integrales de membrana entre las superficies apical y basal/lateral, lo que permite preservar las funciones especializadas de cada superficie (p. ej., la endocitosis mediada por receptores en la superficie apical y la exocitosis en la superficie basolateral). Esto permite el transporte transcelular polarizado y las funciones especializadas de las membranas apical y basolateral.

Clasificación

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Los epitelios se clasifican en herméticos o permeables, en función de la capacidad de las uniones estrechas para impedir el movimiento de agua y solutos:[16]​

  • Los epitelios herméticos tienen uniones herméticas que impidan la mayor parte del movimiento entre las células. Ejemplos de epitelios estancos son el túbulo contorneado distal, el túbulo colector de la nefrona en el riñón y los vías biliares que se ramifican a través del tejido hepático. Otro ejemplo es la barrera hematoencefálica.
  • Los epitelios permeables no tienen estas uniones estrechas o tienen uniones estrechas que son menos complejas. Por ejemplo, la unión estrecha en el túbulo proximal del riñón, un epitelio muy permeable, sólo tiene dos o tres hebras de unión, y estas hebras presentan grandes hendaduras infrecuentes.

Véase también

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Referencias

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  1. ↑ Tsukita, S. and Furuse, M. (1999). «Occludin and claudins in tight-junction strands: leading or supporting players?». Trends in Cell Biology 9: 268--273. ISSN 0962-8924. 
  2. ↑ Schneeberger, E.E. and Lynch, R.D. (1992). «Structure, function, and regulation of cellular tight junctions». American Journal of Physiology- Lung Cellular and Molecular Physiology (Am Physiological Soc) 262 (6): L647. ISSN 1040-0605. 
  3. ↑ Pinto da Silva, P. and Kachar, B. (1982). «On tight-junction structure». Cell (Elsevier) 28 (3): 441--450. ISSN 0092-8674. 
  4. ↑ Itallie, Christina M. Van; Anderson, James M. (1 de agosto de 2009). «Physiology and Function of the Tight Junction». Cold Spring Harbor Perspectives in Biology (en inglés) 1 (2): a002584. ISSN 1943-0264. PMC 2742087. PMID 20066090. doi:10.1101/cshperspect.a002584. 
  5. ↑ Anderson, JM; Van Itallie, CM (August 2009). «Physiology and function of the tight junction». Cold Spring Harb Perspect Biol 1 (2): a002584. PMC 2742087. PMID 20066090. doi:10.1101/cshperspect.a002584. 
  6. ↑ Chalcroft, J. P.; Bullivant, S (1970). «An interpretation of liver cell membrane and junction structure based on observation of freeze-fracture replicas of both sides of the fracture». The Journal of Cell Biology 47 (1): 49-60. PMC 2108397. PMID 4935338. doi:10.1083/jcb.47.1.49. 
  7. ↑ Wolburg, Hartwig; Lippoldt, Andrea; Ebnet, Klaus (2006), «Tight Junctions and the Blood-Brain Barrier», Tight Junctions, Springer US, pp. 175-195, ISBN 9780387332017, doi:10.1007/0-387-36673-3_13 .
  8. ↑ Liu, Wei-Ye; Wang, Zhi-Bin; Zhang, Li-Chao; Wei, Xin; Li, Ling (12 de junio de 2012). «Tight Junction in Blood-Brain Barrier: An Overview of Structure, Regulation, and Regulator Substances». CNS Neuroscience & Therapeutics 18 (8): 609-615. ISSN 1755-5930. PMC 6493516. PMID 22686334. doi:10.1111/j.1755-5949.2012.00340.x. 
  9. ↑ Mitic, Laura L.; Van Itallie, Christina M.; Anderson, James M. (August 2000). «Molecular Physiology and Pathophysiology of Tight Junctions I. Tight junction structure and function: lessons from mutant animals and proteins». American Journal of Physiology. Gastrointestinal and Liver Physiology 279 (2): G250-G254. ISSN 0193-1857. PMID 10915631. S2CID 32634345. doi:10.1152/ajpgi.2000.279.2.g250. Archivado desde el original el 9 de marzo de 2019. 
  10. ↑ Ebnet, Klaus (1 de octubre de 2017). «Junctional Adhesion Molecules (JAMs): Cell Adhesion Receptors With Pleiotropic Functions in Cell Physiology and Development». Physiological Reviews 97 (4): 1529-1554. ISSN 0031-9333. PMID 28931565. S2CID 10846721. doi:10.1152/physrev.00004.2017. 
  11. ↑ Luissint, Anny-Claude; Artus, Cédric; Glacial, Fabienne; Ganeshamoorthy, Kayathiri; Couraud, Pierre-Olivier (9 de noviembre de 2012). «Tight junctions at the blood brain barrier: physiological architecture and disease-associated dysregulation». Fluids and Barriers of the CNS 9 (1): 23. ISSN 2045-8118. PMC 3542074. PMID 23140302. doi:10.1186/2045-8118-9-23. 
  12. ↑ Masuda, Sayuri; Oda, Yukako; Sasaki, Hiroyuki; Ikenouchi, Junichi; Higashi, Tomohito; Akashi, Masaya; Nishi, Eiichiro; Furuse, Mikio (15 de febrero de 2011). «LSR definescell corners for tricellular tight junction formation in epithelial cells.». Journal of Cell Science 124 (Part 4): 548-555. PMID 21245199. doi:10.1242/jcs.072058. 
  13. ↑ Higashi, Tomohito; Miller, Ann (15 de julio de 2017). «Tricellular junctions: how to build junctions at the TRICkiest points of epithelial cells.». Molecular Biology of the Cell 28 (15): 2023-2034. ISSN 1939-4586. PMC 5509417. PMID 28705832. doi:10.1091/mbc.E16-10-0697. 
  14. ↑ Department, Biology. «Tight Junctions (and other cellular connections)». Davidson College. Consultado el 12 de enero de 2015. 
  15. ↑ Guo, P; Weinstein, AM; Weinbaum, S (Aug 2003). «A dual-pathway ultrastructural model for the tight junction of rat proximal tubule epithelium.». American Journal of Physiology. Renal Physiology 285 (2): F241-57. PMID 12670832. S2CID 22824832. doi:10.1152/ajprenal.00331.2002. Archivado desde el original el 22 de febrero de 2019. 
  16. ↑ Department, Biology. «Tight Junctions and other cellular connections». Davidson College. Consultado el 20 de septiembre de 2013. 
Bibliografía de
Alfonso Calvo
Publicaciones
Libros BIOLOGIA CELULAR BIOMEDICA
Referencias
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