CELLKORSNINGAR: TYPER OCH DERAS EGENSKAPER - BIOLOGI - 2025

De cellkontakter är kontaktbryggor mellan de cytoplasmatiska membranen mellan närliggande celler eller mellan en cell och matrisen. Korsningarna beror på vilken typ av vävnad som studeras och belyser de befintliga sambanden mellan epitel-, muskel- och nervceller.

I celler finns molekyler relaterade till vidhäftning mellan dem. Emellertid behövs ytterligare element som ökar stabiliteten hos bindningen i vävnader. Detta åstadkommes med cellkorsningar.

Huvudtyper av cellkorsningar.
Källa: Boumphreyfr, från Wikimedia Commons

Korsningarna är klassificerade i symmetriska korsningar (snäva korsningar, bältesdesmosomer och spaltkorsningar) och asymmetriska korsningar (hemidesmosomer).

Täta korsningar, bordsdesmosomer, punktdesmosomer och hemidesmosomer är korsningar som möjliggör förankring; medan klyftkorsningar uppför sig som korsningsbryggor mellan angränsande celler, vilket möjliggör utbyte av lösta ämnen mellan cytoplasmer.

Förflyttningen av lösta ämnen, vatten och joner sker genom och mellan enskilda cellkomponenter. Således finns det den transcellulära vägen som styrs av en serie kanaler och transportörer. Till skillnad från den paracellulära vägen, som regleras av kontakter mellan celler - det vill säga cellkorsningar.

I växter hittar vi cellkorsningar som liknar klyftkorsningar, kallad plasmodesmata. Även om de skiljer sig åt i struktur är funktionen densamma.

Ur medicinsk synvinkel kan vissa brister i cellkorsningar översätta till förvärvade eller ärvda sjukdomar orsakade av skada på epitelbarriären.

egenskaper

Levande organismer består av diskreta och varierande strukturer som kallas celler. Dessa avgränsas av ett plasmamembran som håller dem separerade från den extracellulära miljön.

Trots att de är komponenterna i levande saker, liknar de inte tegel, eftersom de inte är isolerade från varandra.

Celler är element som är i kommunikation med varandra och med den extracellulära miljön. Därför måste det finnas ett sätt för celler att bilda vävnader och kommunicera, medan membranet förblir intakt.

Detta problem kan lösas tack vare förekomsten av cellkorsningar som finns i epiteln. Dessa övergångar bildas mellan två angränsande celler och klassificeras enligt funktionen hos var och en till symmetriska och asymmetriska övergångar.

Hemidesmosomer tillhör asymmetriska fackföreningar och smala fackföreningar, bältesdesmosomer, desmosomer och spaltfackföreningar till symmetriska fackföreningar. Nedan beskriver vi var och en av lederna i detalj.

typer

-Täta korsningar

Schema för intestinala epitelceller och selektiva permeabilitetsvägar. White Whale, från Wikimedia Commons

Täta övergångar, även kända i litteraturen som ocklusiva föreningar, är sektorer i cellmembranen i angränsande celler som är nära förbundna - vilket namnet "tätt förbindning" indikerar.

Under genomsnittliga förhållanden separeras cellerna med ett avstånd på 10-20 nm. Vid snäva korsningar reduceras emellertid detta avstånd avsevärt och membranen i båda cellerna leder till beröring eller till och med sammanslagning.

En typisk snäv förbindning är belägen mellan sidoväggarna i angränsande celler på ett minimalt avstånd från deras apikala ytor.

I epitelvävnad gör alla celler sådana korsningar för att hålla sig tillsammans. I denna interaktion är cellerna belägna i ett mönster som påminner om en ring. Dessa fackföreningar täcker hela omkretsen.

Proteiner involverade i snäva korsningar

Ocludina och Claudina

De täta kontaktregionerna omger hela cellytan. Dessa regioner bildar anastomoserade kontaktremsor av transmembranproteinerna kända som occludin och claudin. Termen anastomos avser förening av vissa anatomiska element.

Dessa två proteiner tillhör gruppen av tetraespaniner. De kännetecknas av att de har fyra transmembrandomäner, två yttre slingor och två relativt korta cytoplasmatiska svansar.

Det har visat sig att Occludin interagerar med fyra andra proteinmolekyler, kallad zonule occludin och förkortat ZO. Denna sista grupp inkluderar proteinerna ZO 1, ZO 2, ZO 3 och afadin.

Claudin är för sin del en familj med 16 proteiner som utgör en serie linjära fibriller i trånga korsningar, vilket gör att denna korsning kan ta rollen som en "barriär" i den paracellulära vägen.

Nektiner och JAM

Nektiner och vidhäftningsadhesionsmolekyler (JAM för kort) förekommer också i trånga korsningar. Dessa två molekyler finns som homodimerer i det intracellulära utrymmet.

Nektiner är anslutna till aktinfilament genom proteinet afadin. Det senare verkar vara avgörande, eftersom borttagningar av genen som kodar för afadin i gnagare leder till embryonets död.

Funktioner i snäva korsningar

Denna typ av korsning mellan celler utför två väsentliga funktioner. Den första är att bestämma polariteten hos cellerna i epitelet, separera den apikala domänen från den basolaterala domänen och förhindra onödig diffusion av lipider, proteiner och andra biomolekyler från att äga rum.

Som vi nämnde i definitionen grupperas epitelcellerna i en ring. Denna struktur separerar cellens apikala yta från de laterala och basala, vilket fastställer differentieringen mellan domänerna.

Denna separering anses vara ett av de viktigaste begreppen i studien av fysiologi av epitel.

För det andra förhindrar snäva korsningar den fria passagen av ämnen genom epitelcellskiktet, vilket resulterar i en barriär mot den paracellulära vägen.

-Fackföreningar i slits eller gap

Struktur och placering av gapskors i sammanhängande celler. Översatt av Kalpo, baserat på en bild av Mariana Ruiz LadyofHats. , via Wikimedia Commons

Spaltkorsningarna finns i regioner som saknar begränsande cytoplasmatiskt membran mellan angränsande celler. I en spaltkorsning ansluter cellernas cytoplasmer och en fysisk anslutning skapas där passagen av små molekyler kan inträffa.

Denna grupp av korsningar finns i praktiskt taget alla epitel, och i andra typer av vävnader, där de tjänar en hel del olika syften.

Till exempel kan spaltkorsningar i olika vävnader öppna eller stänga som svar på extracellulära signaler, som är fallet med neurotransmitter dopamin. Närvaron av denna molekyl minskar kommunikationen mellan en klass neuroner i näthinnan, som svar på ökad ljusintensitet.

Proteiner involverade i klyvkorsningar

Spaltkorsningarna består av proteiner som kallas konnexiner. Således erhålls ett "connexon" genom förening av sex connexin-monomerer. Denna struktur är en ihålig cylinder som finns över det cytoplasmiska membranet.

Anslutningarna är anordnade på ett sådant sätt att en ledning skapas mellan cytoplasmerna hos intilliggande celler. Dessutom tenderar anslutningarna att aggregera och bilda ett slags plattor.

Funktioner för gapskorsningar

Tack vare bildandet av dessa korsningar kan rörelsen av vissa molekyler mellan angränsande celler uppstå. Storleken på molekylen som ska transporteras är avgörande, den optimala diametern är 1,2, liksom kalciumjoner och cykliskt adenosinmonofosfat.

Specifikt är det oorganiska joner och vattenlösliga molekyler som kan överföras från en cellcytoplasma till den sammanhängande cytoplasma.

Kalciumkoncentrationer spelar en avgörande roll i denna kanal. När kalciumkoncentrationen ökar tenderar de axiella kanalerna att stängas.

På detta sätt deltar spaltkorsningar aktivt i den elektriska och kemiska kopplingsprocessen mellan celler, vilket sker i hjärtans muskelceller, som ansvarar för att överföra elektriska impulser.

-Ankrar eller limfogar

Under de trånga fogarna hittar vi ankarfogarna. I allmänhet är dessa belägna i närheten av epitelens apikala yta. I denna grupp kan vi skilja tre huvudgrupper, zonulan vidhäftar eller bältesdesmos, makula vidhäftar eller punktlig desmos och desmos.

I denna typ av korsning separeras de intilliggande cellmembranen som är förenade med zonuler och vidhäftande makuler med ett relativt stort cellavstånd - jämfört med det minimala utrymmet som finns vid snäva korsningar.

Det intercellulära utrymmet upptas av proteiner som tillhör familjen kadheriner, desmogleiner och desmokoliner fästa till cytoplasmiska plack som presenterar andra proteiner som kallas desmoplakin, plakoglobin och placophilin.

Klassificering av ankarfogar

Zonula vidhäftar

Liksom när det gäller snäva anslutningar observerar vi också i ankaranslutningarna mönstret för arrangemang i form av en ring eller ett bälte. Zonula vidhäftar förknippas med aktinmikrofilment genom samverkan mellan två proteiner: kadheriner och kateniner.

Macula följer

I vissa fall är denna struktur känd helt enkelt som ett desmos, det är en punktlig förening som är associerad med mellanliggande filament bildade av keratin. I detta sammanhang kallas dessa keratinstrukturer "tonofilimanetos". Filamenten sträcker sig från punkt till punkt i epitelceller.

Point desmosomes

Dessa ger epitelceller styrka och styvhet. Således antas dess huvudfunktion vara relaterad till förstärkning och stabilisering av angränsande celler.

Desmosomer kan jämföras med en slags nit eller svets, eftersom de liknar separata små prickar och inte kontinuerliga band.

Vi hittar denna typ av korsning i de interkalkade skivorna som sammanfogar hjärtmuskeln och hjärnmuskeln och hjärnhinnorna som raderar den yttre ytan av hjärnan och ryggmärgen.

-Hemidesmosomes

Miguelferig, från Wikimedia Commons

Hemidesmosomer tillhör kategorin asymmetriska korsningar. Dessa strukturer har funktionen att förankra basaldomänen i epitelcellen med den underliggande basala lamina.

Termen hemidesmosom används eftersom denna struktur verkar bokstavligen "halva" desmosome. Men med tanke på deras biokemiska sammansättning är båda fackföreningarna helt olika.

Det är viktigt att klargöra att desmosomer är ansvariga för att vidhäfta en angränsande cell till en annan, medan funktionen hos hemidesmosomen är att förena cellen med basalaminan.

Till skillnad från makula vidhäftningar eller desmosomen, har hemidesmosomerna en annan struktur, bestående av: en cytoplasmisk lamina associerad med mellanliggande filament och en platta med yttre membran, som är ansvarig för att förena hemidesmosomen med basalamina, med hjälp av en förankringsfilament.

En av funktionerna hos hemidesmosomer är att öka den totala stabiliteten hos epitelvävnader, tack vare närvaron av mellanliggande cytoskeletala filament fästa till komponenterna i basalamina.

Cellkorsningar i växter

Växtriket saknar de flesta cellkorsningar som beskrivs ovan, med undantag av en funktionell motsvarighet som påminner om klyvkorsningar.

I växter är cytoplasmerna hos angränsande celler förbundna med vägar eller kanaler som kallas plasmodesmata.

Denna struktur skapar ett kontinuum från en växtcell till en annan. Även om de skiljer sig strukturellt från klyvkorsningar, har de mycket liknande roller, vilket möjliggör passage av små joner och molekyler.

Medicinskt perspektiv

Ur medicinsk synvinkel är cellkorsningar ett relevant ämne. Mutationer i generna som kodar för proteinerna involverade i korsningarna har visat sig översätta till kliniska patologier.

Om det till exempel finns en viss mutation i genen som kodar för en specifik typ av claudin (ett av proteinerna som medierar interaktionen i trånga korsningar) orsakar det en sällsynt sjukdom hos människor.

Detta är nedsatt magnesiumförlust-syndrom och symtomen inkluderar låg magnesium och kramper.

Vidare har en mutation i genen som kodar för nektin 1-proteinet visat sig vara ansvarig för klyftalippsyndrom. Detta tillstånd anses vara en av de vanligaste missbildningarna hos nyfödda.

Mutationer i nektin 1-genen har också förknippats med ett annat tillstånd som kallas ektodermal dysplasi som påverkar människors hud, hår, naglar och tänder.

Pemphigus foliaceus är en blåsande hudsjukdom bestämd av autoantikroppar mot desmoglein 1, ett viktigt element som ansvarar för att upprätthålla sammanhållningsförmågan hos överhuden.

referenser

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … & Walter, P. (2015). Väsentlig cellbiologi. Garland Science.
2. Cooper, GM, & Hausman, RE (2000). Cellen: Molekylär inställning. Sinauer Associates.
3. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Inbjudan till biologi. Macmillan.
4. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M., & Anderson, M. (2004). Djurfysiologi. Sinauer Associates.
5. Karp, G. (2009). Cell- och molekylärbiologi: begrepp och experiment. John Wiley & Sons.
6. Kierszenbaum, A., & Tres, L. (2016). Histologi och cellbiologi: en introduktion till patologi. Elsevier Brasilien.
7. Lodish, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, … & Matsudaira, P. (2008). Molekylär cellbiologi. Macmillan.
8. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokemi. Panamerican Medical Ed.