Unión estrecha

Las uniones estrechas , también conocidas como uniones oclusivas o zonulae occludentes (singular, zonula occludens ), son complejos de unión multiproteicos entre células epiteliales , ^[1] que sellan y previenen la fuga de solutos y agua. También desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la estructura y la permeabilidad de las células endoteliales . ^[1] Las uniones estrechas también pueden servir como vías permeables al formar canales selectivos para pequeños cationes, aniones o agua. Las uniones correspondientes que se producen en los invertebrados son las uniones septadas .

Las uniones estrechas se componen de una red ramificada de hebras de sellado, cada hebra actuando independientemente de las demás. Por lo tanto, la eficiencia de la unión para prevenir el paso de iones aumenta exponencialmente con el número de hebras. Cada hebra está formada por una fila de proteínas transmembrana incrustadas en ambas membranas plasmáticas, con dominios extracelulares que se unen entre sí directamente. Hay al menos 40 proteínas diferentes que componen las uniones estrechas. ^[2] Estas proteínas consisten en proteínas transmembrana y citoplasmáticas. Las tres proteínas transmembrana principales son la ocludina , las claudinas y las proteínas de la molécula de adhesión de unión ( JAM ). Estas se asocian con diferentes proteínas de membrana periférica como ZO-1 ubicada en el lado intracelular de la membrana plasmática, que anclan las hebras al componente de actina del citoesqueleto . ^[3] De esta manera, las uniones estrechas unen los citoesqueletos de las células adyacentes. La investigación que utiliza métodos de congelación-fractura en microscopía electrónica es ideal para revelar la extensión lateral de las uniones estrechas en las membranas celulares y ha sido útil para mostrar cómo se forman las uniones estrechas. ^[4]

• La ocludina fue la primera proteína integral de membrana que se identificó. Tiene un peso molecular de ~60 kDa. Consta de cuatro dominios transmembrana y tanto el extremo N como el extremo C de la proteína son intracelulares. Forma dos bucles extracelulares y un bucle intracelular. Estos bucles ayudan a regular la permeabilidad paracelular. ^[5] La ocludina también desempeña un papel clave en la estructura celular y la función de barrera, aunque no contribuye tanto a la integridad de la barrera como las claudinas. ^[6] Se ha implicado a la ocludina como importante para la modulación de la unión estrecha, y un estudio ha demostrado que la ocludina actúa como una señal en la vía de apoptosis de la caspasa cuando las interacciones claudina-claudina se alteran en la unión estrecha. ^{[7] [8]}
• Las claudinas se descubrieron después de la ocludina y son una familia de más de 27 miembros diferentes en los mamíferos. ^[9] Tienen un peso molecular de ~20 kDa. Tienen una estructura similar a la de la ocludina en el sentido de que tienen cuatro dominios transmembrana y una estructura de bucle similar. Se entiende que son la columna vertebral de las uniones estrechas y desempeñan un papel importante en la capacidad de la unión estrecha para sellar el espacio paracelular. ^[10]
• Las moléculas de adhesión de unión ( JAM ) son parte de la superfamilia de inmunoglobulinas. Tienen un peso molecular de ~40 a 48 kDa. ^[11] Su estructura difiere de la de las otras proteínas integrales de membrana en que solo tienen un dominio transmembrana en lugar de cuatro. Ayuda a regular la función de la vía paracelular de las uniones estrechas y también está involucrada en ayudar a mantener la polaridad celular. ^[12] Como parte de la superfamilia de inmunoglobulinas, las JAM tienen papeles importantes como moléculas de señalización. ^{[13] [14]} Recientemente, las JAM fueron implicadas como un componente vital de la cascada de adhesión de leucocitos . Esto permite que los leucocitos migren fuera del torrente sanguíneo y hacia los tejidos vecinos al interactuar con las JAM en la unión estrecha. ^[15]
• Las angulinas se descubrieron en 2011 mediante un análisis visual de proteínas que se localizan en las uniones estrechas tricelulares. ^[16] Hay tres miembros de angulinas, Angulin-1/LSR, Angulin-2/ILDR1 y Angulin-3/ILDR2. Al igual que las JAM, las angulinas son proteínas transmembrana únicas. Todas las angulinas tienen un dominio similar a la inmunoglobulina en la región extracelular y un motivo de unión a PDZ en el extremo carboxilo terminal. Son responsables del establecimiento de las uniones estrechas tricelulares y regulan la función de barrera paracelular. ^[17]
• La ocludina zonular 1 (ZO-1) actúa como proteína de andamiaje para la unión estrecha. Esto significa que vincula directamente las proteínas de la unión estrecha al citoesqueleto de f-actina . Además de anclar las claudinas, la ocludina y las JAM a la región apical de la membrana celular, la ZO-1 también ha estado implicada en procesos celulares importantes como la migración y la proliferación. Esto indica que la proteína es un actor importante en el papel fisiológico de la curación. ^{[8] [18]}

Las uniones estrechas proporcionan a las células endoteliales y epiteliales una función de barrera, que puede subdividirse en barreras protectoras y barreras funcionales que cumplen funciones tales como el transporte de materiales y el mantenimiento del equilibrio osmótico. ^[19]

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 ingresar a las células (por difusión o transporte activo ) para poder atravesar el tejido. La vía intracelular restringida exigida por el sistema de barrera de unión estrecha permite un control preciso sobre qué sustancias pueden atravesar un tejido en particular (por ejemplo, la barrera hematoencefálica ). En la actualidad, aún 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 vía dual, que consiste en grandes roturas de hendidura formadas por discontinuidades poco frecuentes en el complejo de unión estrecha y numerosos poros circulares pequeños. ^[20]

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

Aunque se las conoce clásicamente por su papel en la prevención del transporte paracelular, las proteínas de unión estrecha también desempeñan papeles cruciales como moléculas de señalización. La ocludina es capaz de interactuar con las vías de señalización que controlan la diferenciación celular y se ha demostrado que viaja al núcleo de las células en las que se ha interrumpido la unión estrecha. Allí interactúa con factores de transcripción para iniciar la apoptosis. ^{[7] [8]} La ZO-1 es capaz de regular la migración y proliferación celular, inhibiendo los factores de transcripción de proliferación cuando se ha establecido la unión estrecha celular. ^[8] Se ha demostrado que las claudinas y las angulinas, como la ZO-1, interactúan con varios factores de transcripción importantes que influyen en la migración y proliferación celular. Estas funciones de las proteínas de unión estrecha hacen que la unión estrecha sea un área importante de estudio en la investigación del cáncer. ^[21]

Los epitelios se clasifican como "apretados" o "con fugas", dependiendo de la capacidad de las uniones estrechas para evitar el movimiento del agua y los solutos : ^[22]

• Los epitelios tensos tienen uniones estrechas que impiden la mayor parte del movimiento entre las células. Algunos ejemplos de epitelios tensos son el túbulo contorneado distal , el conducto colector de la nefrona en el riñón y los conductos biliares que se ramifican a través del tejido hepático . Otros ejemplos son la barrera hematoencefálica y la barrera hematoencefálica .
• Los epitelios permeables no tienen estas uniones estrechas o tienen uniones estrechas menos complejas. Por ejemplo, la unión estrecha en el túbulo proximal del riñón, un epitelio muy permeable, tiene solo dos o tres hebras de unión, y estas hebras presentan roturas de hendidura grandes poco frecuentes.

• Cadherina
• Unión de hendidura
• Proteína de unión estrecha (desambiguación)
• Zonulina
• Unión adherente

• Una visión general de Tight Junction en Zonapse.Net
• Ocludina en el punto de mira en Zonapse.Net
• Tight+Junctions en los encabezamientos de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
• Imagen de histología: 20502loa – Sistema de aprendizaje de histología en la Universidad de Boston