Uniones intercelulares

Si estuvieras construyendo un edificio, ¿qué tipo de conexiones te gustaría poner entre las habitaciones? En algunos casos, podrías querer que la gente pueda caminar de una habitación a otra, por lo que colocarías una puerta. En otros casos, podrías querer unir firmemente dos paredes adyacentes, así que podrías poner algunos pernos. Y en algunos otros casos, puede que necesites asegurarte de que las paredes están bien selladas, por ejemplo, para evitar que el agua se trasmine entre ellas.

Resulta que las células enfrentan esas mismas cuestiones cuando están organizadas en tejidos junto a otras células. ¿Deberían colocar puertas que las conecten directamente con sus vecinas? ¿Necesitan soldarse entre ellas para hacer una capa más fuerte o incluso formar sellos herméticos que impidan el paso del agua a través del tejido? Se pueden encontrar uniones que sirven para todos estos propósitos en los diferentes tipos de células y aquí, veremos cada uno de ellos.

Las células vegetales, al estar rodeadas de pared celular, no están en contacto unas con otras mediante amplias extensiones de membrana plasmática como las células animales. Sin embargo, poseen uniones especializadas llamadas plasmodesmos (en singular plasmodesmo) en la pared celular que permiten el intercambio citoplásmico directo entre dos células.

Los plasmodesmos están recubiertos de membrana plasmática que es continua con las membranas de ambas células. Cada plasmodesmo tiene un hilo de citoplasma que se extiende a través de él y contiene un hilo aún más fino de retículo endoplásmico (que no se muestra en el diagrama de arriba).

Las moléculas menores a cierto tamaño (conocido como límite de exclusión por tamaño) se mueven libremente a través del canal del plasmodesmo por medio de difusión pasiva. El límite de exclusión por tamaño varía entre plantas, e incluso, entre los tipos celulares de una misma planta. Los plasmodesmos pueden dilatarse (expandirse) de manera selectiva para permitir el paso de ciertas moléculas grandes, como proteínas, aunque este proceso no está bien comprendido$^{1,2}$start superscript, 1, comma, 2, end superscript.

Funcionalmente, las uniones en hendidura de las células animales se parecen mucho a los plasmodesmos de las células vegetales: son canales entre células vecinas que permiten el transporte de iones, agua y otras sustancias$^3$cubed. Sin embargo, estructuralmente son muy diferentes.

En los vertebrados, la uniones en hendidura se forman cuando un conjunto de seis proteínas de la membrana, llamadas conexinas, forman una estructura alargada parecida a una dona llamada conexón. Cuando los poros, o "agujeros de la dona", de los conexones de dos células adyacentes se alinean, se forma un canal entre ellas. Los invertebrados forman uniones en hendidura similares pero usan un conjunto de proteínas diferentes llamadas inexinas$^4$start superscript, 4, end superscript.

Las uniones en hendidura son especialmente importantes en el músculo cardíaco: la señal eléctrica que induce la contracción se propaga rápidamente entre las células del corazón a medida que los iones pasan a través de las uniones en hendidura, lo que permite que las células se contraigan de manera simultánea.

No todas las uniones entre las células forman conexiones citoplásmicas. Las uniones estrechas crean un sello a prueba de agua entre dos células animales adyacentes.

Donde hay una unión estrecha, las células se mantienen unidas firmemente por muchos grupos individuales de proteínas de unión estrecha conocidas como claudinas, cada uno de los cuales interactúa con un grupo compañero en la membrana plasmática opuesta. Los grupos están organizados en filamentos que forman una red ramificada en la que un mayor número de filamentos, produce un sello más firme$^5$start superscript, 5, end superscript.

El propósito de las uniones estrechas es evitar que el agua escape entre las células, lo que permite que una capa de células (como las que recubren un órgano) actúe como una barrera impermeable. Por ejemplo, las uniones estrechas entre las células epiteliales que recubren tu vejiga evitan que la orina escape hacia el espacio extracelular.

Las células animales también tienen uniones llamadas desmosomas, que actúan como puntos de soldadura entre células epiteliales adyacentes. Un desmosoma está compuesto de un complejo de proteínas, algunas de las cuales se extienden a través de la membrana, mientras que otras anclan la unión dentro de la célula.

Las cadherinas, proteínas de adhesión especializadas, se encuentran en las membranas de ambas células e interactúan en el espacio entre ellas, y las mantiene unidas. Dentro de la célula, las cadherinas se unen a una estructura llamada placa citoplásmica (en rojo en la imagen de la derecha), la cual se conecta con los filamentos intermedios y ayuda a anclar la unión.

Los desmosomas unen a las células adyacentes, lo que asegura que las células de órganos que se estiran, como la piel y el corazón, se mantengan conectadas en una hoja continua.