INTEGRAÇÃO DE CÉLULAS EM TECIDOS

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1 INTEGRAÇÃO DE CÉLULAS EM TECIDOS Junções Celulares Matriz Extracelular

2 Integração de células em tecidos Introdução A maioria das células animais organizam se em tecidos que se associam em unidades funcionais de grandes dimensões: os órgãos. As células dos tecidos estão geralmente em contacto com uma rede de macromoléculas extracelulares: a matriz extracelular. Distingue se 2 grandes categorias de tecido animal: 1) o tecido conjuntivo rico em matriz extracelular na qual as células encontram se espalhadas e 2) o tecido epitelial no qual as células são estreitamente associadas em folhetos (epitélios) deixando pouco espaço àmatriz extracelular.

3 Integração de células em tecidos Junções celulares Classificação das junções celulares de acordo com a função 1 junções apertadas (ou de oclusão): impermeáveis aos iões e moléculas 2 junções de ancoragem: a. locais de ligação dos filamentos de actina (junções de adesão) a1. entre células (desmossoma circular) a2. entre uma célula e a matriz extracelular (contactos focais) b. locais de ligação dos filamentos intermédios b1. entre células (desmossoma pontual) b2. entre uma célula e a matriz extracelular (hemidesmossomas) 3 junções de comunicação: permitem a transmissão de sinais químicos e eléctricos entre as células (junções de hiato ou gap junctions)

4 Integração de células em tecidos Junções celulares Junções apertadas Designadas por junções de oclusão (ou zonulae occludens ou tight junctions). Estas junções encontram se na zona apical ligando as membranas de 2 células. Assim, elas impedem a passagem de substâncias no espaço intercelular. As junções estão organizadas de tal modo que, nas regiões onde elas se encontram, o espaço intercelular está obliterado. Experiência efectuada com marcadores colocados no lúmen. Verificou se que os marcadores só penetraram nos espaços intercelulares até ao local das junções apertadas.

5 Integração de células em tecidos Junções celulares Junções apertadas (ocludinas ou claudinas) Microfotografia (TEM) de uma junção apertada Um modelo de junção impermeável. Bandas finas de natureza proteica, que rodeiam completamente as células, contactam com estruturas idênticas de células adjacentes, selando assim o espaço intercelular. Exemplo de proteínas: ocludinas e claudinas

6 Desmossomas circulares Integração de células em tecidos Junções celulares Filamentos de actina Catenina Cinto de adesão Caderina Membrana celular São localizados abaixo das junções apertadas. Ligam os filamentos de actina das células epiteliais. Os filamentos de actina formam um cinto àvolta das células ligando as umas às outras. Neste cinto de adesão os feixes de microfilamentos de actina dispõem se paralelamente a membrana celular à qual se ligam por um conjunto de proteínas como a vinculina.

7 Contactos focais Integração de células em tecidos Junções celulares Ligam as células e os seus filamentos de actina à matriz extracelular a nível de determinadas regiões da membrana citoplasmática. Proteínas implicadas: integrina; talina, vinculina e actinina α.

8 Desmossomas pontuais Conectam filamentos intermediários de uma célula com os de outra. Integração de células em tecidos Junções celulares Os filamentos intermediários nos desmossomas pontuais de células epiteliais são de queratina e do músculo cardíaco são de desmina. A associação entre filamentos intermédios e desmossomas contribui para arquitectura e estabilidade estrutural das células e tecidos. Em cada uma das membranas destas células existem placas densas constituídas por proteínas designadas por desmoplaquinas às quais se associam proteínas transmembranares: caderinas(desmogleínas e desmocolinas) que interagem umas com as outras no espaço extracelular, fortalecendo a adesão.

9 Integração de células em tecidos Junções celulares Desmossomas pontuais Membrana citoplasmática Placa densa citoplasmática Filamentos intermédios (queratina) Aspecto dos desmossomas pontuais em TEM Filamentos intermédios (desmina) Desmossomas pontuais (músculo cardíaco)

10 Integração de células em tecidos Junções celulares Hemidesmossomas São estruturas morfologicamente semelhantes aos desmossomas mas que são funcional e quimicamente distintas. Ligam a superfície basal dessas células àlâmina basal que se encontra por baixo. Os filamentos que lhe estão associados são também filamentos intermédios de queratina que se encontram ancorados na placa densa. Filamentos de queratina Desmossoma pontual Proteínas implicadas: integrina e plectina Lâmina basal hemidesmossoma

11 Junções de hiato (Gap junctions) Integração de células em tecidos Junções celulares As junções de hiato são estabelecidas entre as membranas citoplasmáticas de células adjacentes. Nesta zona o espaço intercelular éreduzido. As zonas de comunicação conexões são constituídas por proteínas transmembranaresque, por sua vez, são constituídas por 6 subunidades proteicas: as conexinas. Estas dispõem se por forma a delimitar um canal por onde passam pequenas moléculas (iões, sinais,...). Interstício de 2 4 nm 2 conexões formando um canal aberto entre 2 células adjacentes Membranas citoplasmáticas adjacentes Canal de 1.5 nm de diâmetro Conexão composta por 6 subunidades As junções de hiato são responsáveis pela passagem dos sinais nas sinapses eléctricas.

12 Integração de células em tecidos Junções celulares Junções de hiato (Gap junctions) Moléculas de dimensão inferior a 1000 daltons podem passar através dos conexões. Longa junção de hiato O aumento do Ca2+ citoplasmático, ou a diminuição do ph intracelular diminuem a permeabilidade das junções de hiato. membranas junção de hiato curta (Técnica de criofractura) Fechado Ca2+ alto ou ph baixo Aberto Ca2+ baixo ou ph alto Micrografias electrónicas de 2 junções de hiato entre 2 células

13 Integração de células em tecidos Junções celulares

14 Integração de células em tecidos Matriz extracelular Introdução O espaço extracelular é preenchido por uma rede organizada que se forma por associação de macromoléculas, polissacarídeos e proteínas, segregadas localmente. Esta rede é chamada matriz extracelular. As quantidades relativas dos diferentes tipos de macromoléculas da matriz extracelular e o seu modo de organização originam formas adaptadas às necessidades funcionais de cada tecido: matriz calcificada (ossos), matriz transparente (córnea) ou matriz elástica (tendões). Células epiteliais lâmina basal macrófago fibroblasto GAG, proteoglicanos, glicoproteínas Fibras de colagénio Vaso sanguíneo Fibras elásticas O tecido conjuntivo subjacente ao folheto epitelial mastócito

15 Aspectos estruturais e funcionais Integração de células em tecidos Matriz extracelular Preenchimento do espaço entre as células e ligação das células e dos tecidos Suporte mecânico das células e tecidos Regulação do comportamento das células em contacto com a matriz (desenvolvimento, migração, proliferação, funções metabólicas,...)

16 Aspectos estruturais e funcionais Integração de células em tecidos Matriz extracelular As macromoléculas da matriz extracelular são segregadas pelas células que se encontram em contacto com a matriz: os fibroblastos na maioria dos tecidos conjuntivos e as células epiteliais nos tecidos epiteliais. Células epiteliais lâmina basal macrófago fibroblasto GAG, proteoglicanos, glicoproteínas Fibras de colagénio Vaso sanguíneo Fibras elásticas mastócito Fibroblastos e tecido conjuntivo (SEM) O tecido conjuntivo subjacente ao folheto epitelial

17 Aspectos estruturais Integração de células em tecidos Matriz extracelular As macromoléculas que formam a matriz extracelular são: Glicosaminoglicanos (GAG) e Proteoglicanos (PG): Formam uma substância fundamental hidratada tipo gel que permite a difusão de nutrientes, metabolitos e hormonas entre o sangue e as células do tecido. Colagénio e Elastina: São proteínas fibrosas estruturais que conferem resistência mecânica (colagénio) e elasticidade (elastina) àmatriz; participam também na organização da matriz extracelular. Fibronectina e laminina (proteínas adesivas): São também proteínas fibrosas, que permitem a fixação das células àmatriz. A fibronectina fixa os fibroblastos àmatriz e a laminina fixa as células epiteliais à lâmina basal.

18 Integração de células em tecidos Matriz extracelular Lâmina basal Éuma camada de matriz extracelular especializada que se encontra na base de todas as estruturas epiteliais. Rodeia as células musculares individuais, as células adiposas e as células de Schwann. A lâmina basal separa as células do tecido conjuntivo. É sintetizada, em grande parte, pelas células que repousam sobre ela. A lâmina basal éuma rede densa de colagénio tipo IV e de moléculas específicas que permitem a sua fixação às células adjacentes e àmatriz extracelular. Todas as lâminas basais contêm colagénio tipo IV, proteoglicanos (sulfato de heparano) e glicoproteínas (laminina e entactina) Célula epitelial Célula epitelial lâmina basal Fibrilas de colagénio Aspecto da lâmina basal em SEM