Características citológicas especiales de los epitelios

Características citológicas especiales de los epitelios

Los epitelios se caracterizan sobre todo por la tendencia a formar membranas conexas. En las superficies laterales de las células hay especializaciones del plasmalema cuya función es mantener el contacto con las células adyacentes. La superficie libre está especializada de acuerdo con las funciones específicas del epitelio. Por lo tanto, el extremo distal de la célula correspondiente a la superficie libre es diferente del extremo basal, por lo que se dice que las células están polarizadas. La polaridad incluye también la ubicación de los orgánulos de la célula. Así, por ejemplo, por lo general el aparato de Golgi se localiza por encima del núcleo, es decir, sobre el lado luminal/apical del núcleo. La polaridad es más notable en las células cilíndricas o cúbicas.

A menudo la polaridad se manifiesta porque muchas proteínas de membrana sólo se desplazan (por difusión lateral) dentro de un espacio limitado de la membrana celular que, en consecuencia, está constituido por dominios de membrana separados. Estos dominios se mantienen debido a que las células crean barreras en forma de contactos celulares.

•  Especializaciones de la superficie lateral:

Una propiedad fundamental del tejido epitelial es la estrecha cohesión que existe entre las células, lo que permite la formación de barreras mecánicas fuertes, densas y selectivamente impermeables.

Por ejemplo, los estudios por microdisección demuestran que se requieren fuerzas bastante grandes para separar células epiteliales vecinas. Cuando se analiza con el microscopio óptico el epitelio estratificado plano de la epidermis, muy resistente desde el punto de vista mediante pequeñas proyecciones: los “puentes intracelulares”.

Cada puente intercelular presenta un punto intensamente teñido en su parte media, denominado desmosoma, También se ha demostrado la presencia de desmosomas en las superficies laterales de las células epiteliales cilíndricas y, mediante la microscopía electrónica, quedó claro que existen varios tipos de contactos celulares, cuyas ultraestructuras y composiciones moleculares se han determinado en detalle. Por lo general, los contactos celulares se clasifican según su función en:

1.     Contactos oclusivos: que sellan las uniones entre las células y se denominan zonulae occludentes, la base de las barreras de permeabilidad de muchos epitelios.

2. Contactos adherentes: que unen en forma mecánica a las células entre sí e incluyen las zonulae adherentes, las fasciae adherentes y los desmosomas, o a la matriz extracelular en la forma de hemidesmosomas y adhesiones focales,

3.   Contactos comunicantes: que median la comunicación entre dos células adyacentes e incluyen los nexos y las sinapsis.

Como se mencionó, estos contactos celulares especializados son estructuras que se demuestran con microscopía electrónica y alcanzan su máximo grado de organización estructural en el tejido maduro. No obstante, ya en los tejidos embrionarios, durante su diferenciación se distinguen numerosos contactos con estructuras menos organizadas, en parte en la forma de las denominadas moléculas de adhesión celular. Varias de las moléculas de adhesión embrionarias vuelven a encontrarse em los complejos de contacto más permanentes, formados con posterioridad.

Adhesión celular y moléculas de adhesión celular: Las células del mismo tipo poseen la capacidad para reconocerse y relacionarse selectivamente entre sí durante el desarrollo de los distintos tejidos y órganos en el feto. Esta forma de adhesión celular es mediada por distintos tipos de moléculas con la denominación común de moléculas de adhesión celular (CAM), de las cuales las primeras se demostraron en el tejido nervioso y se denominan moléculas de adhesión celular neural (NCAM).

Las CAM son glucoproteínas transmembrana, cuyas proporciones hidrocarbonadas sobresalen de la superficie celular y poseen sitios de unión mediante los cuales las células se identifican y se adhieren entre sí. Por lo general, la adhesión ocurre entre dos moléculas de adhesión idénticas y se denomina unión homófila.

Un grupo grande e importante de CAM son las denominadas “cadherinas”, cuya adhesión, a diferencia de las NCAM, requiere de la presencia de iones calcio. Se explica así que a menudo las células se disocian cuando se eliminan los iones calcio del medio extracelular, por ejemplo, por exposición a agentes quelantes. Las cadherinas son glucoproteínas transmembrana con moléculas de hidrato de carbono localizadas sobre la superficie externa de la célula e incluyen, por ejemplo:

• Cadherina E (se encuentra sobre todo en el tejido epitelial)
• Cadherina N (sobre todo en el tejido nervioso)
• Cadherina P (en especial en la placenta)

Todas las células de los mamíferos parece que tienen cadherinas específicas para determinados tipos celulares o grupos de tipos celulares sobre la superficie. Las cadherinas median la misma forma de reconocimiento y de adhesión que las NCAM, pero la adhesión mediada por cadherinas es más fuerte y más estable. NO siempre es necesaria la unión entre dos moléculas de adhesión idénticas, (unión homófila), También puede ser (para otros tipos de moléculas de adhesión distintas de CAM y cadherinas) entre dos tipos distintos de moléculas de adhesión, la unión heterófila, o la unión puede estar mediada por una molécula de adaptación. Estas últimas se encuentran en forma de lectinas secretadas por muchos tipos celulares; son proteínas con propiedades fijadoras de hidratos de carbono que pueden ser muy específicas para determinados tipos de monosacáridos y detalles estructurales de los polisacáridos. Las lecitinas tienen más de un sitio de unión para hidratos de carbono, por lo que pueden actuar como eslabón intermedio entre moléculas de adhesión celular en dos células. Las propiedades fijadoras de hidratos de carbono específicas de las moléculas de lecitina se utilizan, por ejemplo, para caracterizar la composición molecular de las moléculas de hidrato de carbono de la superficie celular.

El extremo citoplasmático de las moléculas de cadherinas está unido a los filamentos intermedios o a los filamentos de actina del citoesqueleto mediante proteínas insertadas denominadas cateninas (con varios subtipos). De este modo, los citoesqueletos de las células vecinas quedan anclados entre sí, por lo que las tensiones de tracción sobre el citoesqueleto de una célula pueden transmitirse al de la célula vecina sin que se rompa la delicada membrana celular.

La producción de cadherinas es continua y en grandes concentraciones en casi todos los tejidos donde se encuentran. Por ejemplo, la producción y la actividad de las cadherinas E son necesarias para la unión mecánica entre las células epiteliales.

Zonula Occludens: Sobre las superficies laterales de las células epiteliales cilíndricas, inmediatamente por debajo de la superficie libre, con el microscopio electrónico se distingue un complejo de unión. Compuesto por tres tipos de contactos:

§  Zonula occludens

§  Zonula adherens

§  Desmosomas

La zonula occludens: (Unión estrecha o unión hermética) se encuentra inmediatamente por debajo de la superficie libre del epitelio, donde las capas externas de las membranas de dos células vecinas se acercan hasta crear una fusión aparente. La denominación zonulae se debe a que esta zona yuxtaluminal de la fusión de las membranas se extiende como un cinturón alrededor de toda la célula.

En dirección luminal-basal, el cinto tiene un ancho de unos 0.2 µm. Con gran aumento, se observa que las membranas sólo se fusionan en una serie de puntos. En los preparados por congelación y fractura. Que dividen la doble capa lipídica de la membrana celular y desnudan su estructura interna, se observa una red de crestas sobre la cara P (la superficie externa de la mitad interna de la membrana), y un correspondiente juego de surcos en la cara E (la superficie interna de la mitad externa de la membrana). Las crestas están compuestas por densos cordones de proteínas globulares transmembrana. Por el método de congelación y fractura, los cordones de proteínas globulares transmembrana. Por el método de congelación y fractura, los cordones quedan fijos a la cara P y aparecen como crestas, mientras que en la cara E “dejan huella” en la forma de los surcos complementarios. Se cree que las crestas están en contacto directo (lado a lado) con las crestas correspondientes de la célula vecina en las zonulae occludentes, lo que en los cortes comunes para el microscopio electrónico se visualiza como contactos puntuales.

Tres grupos de proteínas integrales de membrana, denominadas claudinas, ocludina y JAM (junctional adhesión molecules), intervienen en la formación de los cordones oclusivos. Estas proteínas se relacionan con tres proteínas de placa citoplasmáticas, ZO-1, ZO-2 y ZO-3, que posiblemente desempeñen un papel importante para poder determinar la ubicación de las proteínas justo en la transición entre las superficies celulares apical y basolateral. De la familia de claudinas, se conocen ahora 24 genes diferentes, los que al parecer es esencial para la densidad de los contactos oclusivos: además, estas proteínas permiten el paso de determinados iones, con gran especifidad.

La zonula occludens cierra el especio intercelular hacia la luz, cerca de la superficie luminal. En consecuencia, las sustancias no pueden atravesar la capa epitelial por vía intercelular, lo que se demuestra mediante experimentos con sustancias marcadas electrodensas incapaces de atravesar la zonula occludens. Este tipo de contacto tiene especial importancia en los epitelios de transporte, por ejemplo, en el intestino delgado, dado que el pasaje transcelular de la capa de epitelio permite seleccionar el tipo de sustancias trasportadas. En algunos epitelios, la zonulae occludentes son extremadamente densas en el urotelio de las vías urinarias, donde no hay ningún tipo de absorción: presentan densidad más moderada en la mucosa del intestino delgado y menor en los túbulos renales. En correspondencia, en los preparados por congelación y fractura se ha demostrado un número variable de crestas fusionadas en las zonulae occludentes, con mayor cantidad en las más densas.

Las zonulae occludentes también representan una barrera para la difusión lateral de las proteínas de membrana y desempeñan un papel muy importante en la división de los plasmalemas de las células en dominios apical y basolateral, cada uno con su composición de proteínas de membrana corresponden a las distintas funciones de esos dominios.

Las zonulae occludentes desempeñan también cierto papel mecánico, dado que la unión entre las células es muy fuerte allí.

Zonula adherens: Este tipo de contacto adherente se encuentra inmediatamente por debajo de la zonula occludens, donde parece que las membranas divergen y luego transcurren por una distancia de unos 20nm. EN la zonula adherens, las membranas trilaminares opuestas tienen el aspecto habitual, pero sobre la superficie citoplasmática interna se distingue una zona de densidad moderada con forma de placa delgada a la que se fijan los filamentos citoplasmáticos circundantes.

En la hendidura intercelular, puede detectarse un material poco electrodenso. Los filamentos citoplasmáticos se componen de actina y, en ocasiones, se unen a la denominada red terminal un entrecruzamiento de filamentos intermedios junto con espectrina, que se localiza en el citoplasma más apical. Las placas de zonulae adherens se componen de la proteína vinculina, donde anclan los filamentos de actina de la red terminal, frente a la placa se encuentran numerosas moléculas de cadherinas transmembrana, que en parte se fijan a la placa sobre la cara citoplasmática de la membrana y en parte se unen a moléculas de cadherina correspondientes en la membrana de la célula vecina. Las moléculas de cadherinas median así la verdadera unión de las células y, a través de la placa, se fijan al citoesqueleto. Es posible que la formación de la zonula adherens se deba a la adhesión celular original a través de las moléculas de cadherina que después, por maduración de la célula, llevó a la información de la zonula adherens. La eliminación de iones calcio del medio extracelular induce la separación de las zonula adherentes como consecuencia lo dependites que son las moléculas de cadherina de estos iones.

La unión entre dos células también puede presentar características de lámina (en lugar de anillo o zónula), la denominada fascia adherens. Esta estructura se encuentra en el músculo cardíaco.

Otra variante de la zonula adherens son las adhesiones focales, que relacionan la célula con componentes de la matriz extracelular, por ejemplo, fribronectina, perteneciente a un grupo de glucoproteínas de la matriz extracelular denominadas glucoproteínas multiadhesivas. La molécula de fibronectina tiene una serie de dominios. Cada uno de los cuales se une a un componente determinado, y uno de los dominios se une a las superficies celulares mientras que el otro se fija a colágeno. En la región de la membrana celular corresponde a la adhesión focal, se encuentra un receptor de fibronectina, una proteína transmembrana. En la cara externa de la superficie celular, el receptor tiene un sitio de unión para la fibronectina, mientras que la superficie interna se une a la proteína talina, que junto con la vinculina forman la placa en la cara citoplasmática de la adhesión focal. Al igual que en la zonula adherens, la vinculina media la fijación a los filamentos de actina del citoesqueleto por lo que se refuerza el anclaje de la célula a la fibronectina de la matriz extracelular.

Junto con los receptores de otros componentes de la matriz extracelular, entre ellos la lámina y determinados tipos especiales de colágeno, el receptor de fibronectina pertenece a una familia de receptores de matriz extracelular denominados integrinas. El nombre se debe a que las integrinas integran o unen la matriz extracelular con el citoesqueleto. Esta integración influye sobre la organización recíproca de los componentes de la matriz y el citoesqueleto. Las integrinas también tienen funciones como receptores mediadores de señales, dado que al parecer la unión a receptores del tipo de las integrinas activa procesos de transmisión de señales intracelulares en los que intervienen fosforilaciones. La mediación de señales no ocurre sólo desde el exterior y hacia el interior de la célula, sino también desde el interior y hacia afuera, dado que la unión de moléculas de señal intracelulares al dominio citoplasmático de moléculas de integrina desencadena modificaciones de conformación en el sitio de unión extracelular.

Desmosomas: estas estructuras representan el tercer componente de un complejo de unión típico, pero, a diferencia de la zonula occludens y la zonula adherens, no adoptan la forma de cinturones sino de estructuras focales con un diámetro de unos pocos cientos de nanómetros. Los desmosomas o maculae adherenies no sólo se encuentran en relación con los complejos de unión, sino que también aparecen diseminados sobre la superficie celular y se comprueban en casi todos los epitelios. Son especialmente frecuentes en los epitelios expuestos a fuertes acciones mecánicas, como, por ejemplo, el epitelio estratificado plano de la epidermis y el epitelio simple cilíndrico del intestino. Cabe destacar que cada uno de los tres tipos de contactos que se encuentran en el complejo de unión característico puede aparecer con independencia de los demás.

Al microscopio electrónico, se distinguen las dos membranas opuestas del desmosoma separadas por un espacio intracelular de unos 20nm. Sobre la cara citoplasmática de cada membrana celular, se observa una placa electrodensa que es el sitio de fijación de filamentos intermedios citoplasmáticos que convergen hacia los desmosomas, y que en las células epiteliales se componen de queratina: en los desmosomas del músculo cardíaco, están, formados por la proteína desmina. Los filamentos de queratina no finalizan en la placa densa, sino que entran en contacto con ella mediante un bucle en horquilla. A menudo se distingue una línea densa en el centro del espacio intracelular ubicado frente al desmosoma, mientras que el resto del espacio intracelular, a cada lado de la línea densa, está ocupado por material amorfo menos electrodenso. Investigaciones bioquímicas han demostrado que la placa contiene las proteínas placoglobina y desmoplaquina, que anclan los filamentos de queratina a la placa. En el plasmalema cercano a la placa se encuentran en gran cantidad las glucoproteínas transmembrana desmogleína y desmocolina, ambas pertenecientes a la familia de las cadherinas. Estas proteínas se fijan con su dominio citoplasmático a la placa, mientras que con sus dominios extracelulares se unen a los correspondientes dominios extracelulares de las moléculas de la membrana celular opuesta. De este modo, se unen las dos membranas celulares frente al desmosoma y, a través de la placa y los filamentos de queratina, las células componentes de la capa de epitelio forman una estructura citomecánica de gran resistencia a la tracción, por ejemplo, en el epitelio estratificado plano de la epidermis.

Los Hemidesmosomas: comprenden sólo la mitad de un desmosoma. Se encuentran sobre la superficie basal de las células epiteliales, donde no hacen contacto con las células adyacentes y limitan con la membrana basal subyacente. De este modo, los hemidesmosomas no median contactos entre células, sino el contacto entre las células y la matriz extracelular, que aquí adopta la forma de una lámina basal. El hemidesmosoma no sólo tiene una función de anclaje distinta de la del desmosoma; además, posee una estructura diferente, dado que los filamentos de queratina terminan en placa sin formar bucles o asas como en el desmosoma. Por otra parte, las proteínas transmembrana de los hemidesmosomas no pertenecen a la familia de cadherinas, sino a la familia de integrinas y, al igual que en las adhesiones focales, se unen con la porción extracelular lo hace con los componentes de la matriz, por ejemplo, la lamina de la lámina basal.

Nexo: (unión de hendidura): Es un contacto intercelular extendido que se encuentra en muchos tipos celulares, entre ellos muchas células epiteliales, donde se localizan sobre las superficies laterales. Con mayor aumento, se distingue que las membranas celulares están separadas por una hendidura intercelular de unos 2nm. El ancho de la hendidura se mantiene constante en toda la región del contacto. Esto se demuestra con sustancias marcadoras electrodensas, por ejemplo, hidróxido de lantano coloidal, capaz de introducirse en la hendidura. La hendidura está casi totalmente ocupada por estructuras aglomeradas hexagonales, que forman puente entre las membranas vecinas. Estos puentes se componen de dos estructuras proteicas cilíndricas huecas opuestas denominadas conexones, cada una formada por 6 subunidades de una proteína transmembrana denominada conexina. Las seis moléculas de conexina de cada conexón rodean un conducto que se extiende a través de toda la membrana celular. Los conexones de las membranas opuestas se unen de a pares para crear conductos entre los citoplasmas de ambas células. El conducto permite el pasaje de una célula a otra de moléculas hidrosolubles de peso molecular de hasta alrededor de 1000. Es posible variar el diámetro del conducto y, en consecuencia, su permeabilidad, entre el cierre total y la apertura completa. Por ejemplo, un aumento de la concentración intracelular de iones calcio induce el cierre de los nexos en la célula.

Se encuentran nexos en casi todos los tipos celulares, pero son especialmente numerosos en los tejidos que requieren comunicación muy rápida entre células que lo componen, dado que los nexos forman una base estructural para la comunicación directa entre las células. El nexo es el único contacto que media el acoplamiento eléctrico entre las células (cabe recordar que, en las células vivas, la corriente eléctrica siempre es transportada por iones pequeños, como iones sodio y cloro). Por el acoplamiento electrónico, pequeños iones atraviesan los conductos de los conexiones y median la rápida diseminación de una onda excitadora de una célula a otra. De este modo, los nexos forman las sinapsis electrodensas (sinapsis eléctricas) entre ciertas células nerviosas y también permiten que las células de los músculos cardíaco y liso se contraigan en forma casi simultánea.

Geneser, F. (2012). EPITELIO,(cp.6). Horacio Negrete, J. Histología de Geneser: Editorial Panamericana. Buenos Aires.