INTERACCIONES Y COMUNICACIÓN ENTRE CELULAS · 2014-08-19 · Matriz extracelular microfilamentos...

INTERACCIONES Y

COMUNICACIÓN ENTRE

CELULAS

CITOESQUELETO

eritrocitos

epitelio

Las células presentan muy variadas formas

neuronas

-Resistencia Mecánica

-Forma

- Polarización

- Organización espacial de organelas

- Movimientos

- Tráfico

CITOESQUELETO

Microfilamento, actina (d= 8-9 nm)

(resistencia y forma en superficie; movimiento

como contracción y locomoción celular)

Microtúbulos - y tubulina (d- 24 nm)

(transporte y ubicación de organelas, vesículas, y de

proteínas asociadas a membrana; locomoción

celular)

Filamentos intermedios: queratina, vimentina,

laminina, etc (d= 10 nm)

(resistencia mecánica; estructuras externas)

CITOESQUELETO

El citoesqueleto está formado por tres tipos de fibras

Microfilamentos

CITOESQUELETO

Músculo liso en aorta (rata)

VER COMO LA ACTINA SE DISTRIBUYE PRINCIPALMENTE EN LA CORTEZA

Microfotografía electrónica de epitelio intestinal

tratado con detergentes

filamentos

de actina

microfilamentos

filamentos

intermedios

de queratina

Microfilamentos: dan forma a la membrana

plasmática.

CITOESQUELETO

CITOESQUELETO

Microtúbulos - microfilamentos

Microtúbulos en forma estrellada: de centro a perisferia, la actina es más cortical

Filamentos intermedios (queratina, vimentina, lamininas, neurofilamentos)

CITOESQUELETO

EPITELIO

(queratina)

El citoesqueleto y la polaridad celular

INTERACCIONES

INTERCELULARES

epit

elio

: tr

aqu

ea

con

ecti

vo

: p

iel

TEJIDOS N

euro

nas

: ce

reb

ro

Los diferentes tejidos manifiestan diferentes formas

y funciones de la interacción intercelular

Estructural – barrera difusiva En conectivo: poca importancia

Comunicación - señalización

UNIONES UNIONES UNIONES UNIONES DE

DE ANCLAJE ESTRECHAS COMUNICANTES SEÑALIZACION

CONEXIONES INTER-CELULARES

INTERACCIONES ENTRE CELULAS EPITELIALES

Epitelios: modelo para analizar varios tipos de unión célula – célula

- Organización estratificada (anclaje al citoesqueleto)

- Función: mecánica y de barrera/control difusional

- Pensar epitelio como membrana entre dos compartimientos


Uniones estrechas u ocluyentes (tight junctions)

Uniones adherentes

Uniones comunicantes

Desmosomas

Matriz extracelular

microfilamentos

filamentos

intermedios

(queratina)

Uniones adherentes

indirectas

(hemidesmosomas)

(estrechas)

las uniones estrechas,

adherentes y los

desmosomas se

organizan en planos

celulares diferentes –

Fijación al citoesqueleto

Complejo de unión


uniones de anclaje del citoesqueleto

Uniones estrechas u ocluyentes (tight junctions)

Uniones adherentes


Desmosomas

Matriz extracelular

microfilamentos

filamentos

intermedios

(queratina)

Uniones adherentes

indirectas

(hemidesmosomas)

Uniones de adhesión directas:

proteínas integrales de membrana que

interactúan entres si. (ppal Cadherinas)

Uniones de adhesión indirectas:

proteínas integrales - matriz extracelular

(Integrinas)

UNIONES DE ANCLAJE DE CITOESQUELETO

Uniones Adherentes

Propiamente dichas

(con Actina)

Desmosomas

(con Filamentos Intermedios)

Hemidesmosomas

(con Fil intermedios)

Moléculas de adhesión celular

• ICAM (Ig) ej. N-CAM

• Cadherinas E

• Selectinas

• Integrinas (+ gral/ indirectas formando

hemidesmosomas)

UNIONES ADHERENTES DIRECTAS CELL ADHESION MOLECULES (CAM)

Uniones

homófilas o heterófilas

Cadherinas

UNIONES ADHERENTES DIRECTAS PROPIAMENTE DICHAS

Función mecánica pero también de regulación (diferenciación y proliferación)

La unidad básica de interacción es un dímero

Cadherinas. Unión al citoesqueleto

adaptadora


Cadherinas. Interacciones moleculares.


Uniones oclusivas

Uniones adherentes


Desmosomas

Matriz extracelular

microfilamentos

filamentos

intermedios

(queratina)

UNIONES DE ADHESIÓN DIRECTAS: DESMOSOMAS

Desmosomas

UNIONES ADHERENTES DIRECTAS

DESMOGLEÍNA Y DESMOCOLINA: CADHERINAS NO CLÁSICAS Gran resistencia mecánica: en epitelios malla transcelular

(queratina en epitelios)

Densa placa de

proteínas de alclaje

(principal

componente:

desmoplaquina)

Integrinas

UNIONES ADHERENTES INDIRECTAS: HEMIDESMOSOMAS

Matriz extracelular

integrina

matriz extracelular

Integrinas

UNIONES ADHERENTES INDIRECTAS

Componente fundamental de la lamina basal (matriz

extracelular) del epitelio

CONEXIONES INTER-CELULARES: UNIONES ESTRECHAS SELLADO DEL ESPACIO INTERCELULAR

Uniones estrechas

Uniones adherentes

Desmosomas

Complejo de unión

Uniones estechas – ZO proteins - microfilamentos de actina

(tight junctions)

UNIONES ESTRECHAS U OCLUSIVAS

ocludina claudina

junction

adhesion

molec.

KO de claudina se deshidratan y

mueren al nacer

UNIONES ESTRECHAS U OCLUSIVAS 2 c

om

par

tim

iento

s

Compuesto electrodenso

PERMEABILIDAD TRANSEPITELIAL

TRANSPORTE TRANSEPITELIAL

Absorción de glucosa

TRANSPORTE NETO

DE GLUCOSA

Ach

Ca2+

Cl-

K+

+

Na+

H2O

Célula Acinar de la

Glándula Salival

Cara apical

Región luminar

Cara basolateral

Región intersticial

Tight junction

(unión estrecha)

TRANSPORTE TRANSEPITELIAL

SECRECIÓN DE SALIVA


Uniones oclusivas

Uniones adherentes


Desmosomas

Matriz extracelular

microfilamentos

filamentos

intermedios

(queratina)

Uniones adherentes

indirectas

(hemidesmosomas)

UNIONES

COMUNICANTES UNIONES DE

SEÑALIZACION

(SINAPSIS)

(SINAPSIS INMUN.)

CONEXIONES INTER-CELULARES COMUNICACIÓN ENTRE CÉLULAS

COMUNICACION

INTERCELULAR

COMUNICACIÓN ENTRE SISTEMAS Y TEJIDOS

A CORTA Y LARGA DISTANCIA

tejidos

medio externo

medio interno

epitelio

vasos

sanguíneos

riñón

tracto digestivo

pulmón

Distintas alteraciones (x ej aumento de glucosa, acidificación de la sangre, disminución de

Psang, stress) activarán mecanismos que corregirán el problema a corta/larga distancia) y

mantendrán lo homeostasis del sistema.

INTERACCIONES INTERCELULARES: COMUNICACIÓN

1 CELULA : 1 CELULA 1 CELULA : n CELULAS

Distancia: corta mediana/larga corta/mediana larga

UNIONES COMUNICANTES

UNIONES FORMADORAS DE CANALES


Uniones comunicantes: gap junctions

conexina

Hemicanal o conexón

(hexámero de 6 conexinas)


Gap junction=Parche

pasaje de moléculas < 1kD

(iones inorgánicos, azúcares,

aa, ATP, AMPc, IP3)

Tejidos donde las células

deben actuar sincrónicamente

ej: sincicio corazón.


SINAPSIS

] 20 nm


SINAPSIS

mensajeros químicos


¿Que mecanismos comunes tenemos entre estos procesos?

mensajeros químicos: hidrofílicos o lipofílicos

TIPO

amino ácidos

aminas

péptidos

esteroides

tiroideas

gases

PROPIEDAD

hidrofílicos

hidrofílicos

hidrofílicos

lipofílico

lipofílico

lipofílico

RECEPTOR

membranal

membranal

membranal

citoplasma

nuclear

citoplasma

EJEMPLO

glutamato

dopamina

insulina

testosterona

T3 y t4

NO


MENSAJERO HIDROFÓBICO – DIFUSIÓN EN MEMBRANAS - RECEPTOR CITOPLASMÁTICO

MENSAJERO HIDROFÍLICO – EXOCITOSIS - RECEPTOR DE MEMBRANA

DIFUSION/CONVEXION EN MEDIO EXTRACEL

PROTEINA TRANSPORTADORA.

DIFUSION/CONVEXION EN MEDIO EXTRACEL.

TRANSMISOR LIBRE

mensajeros químicos hidrofílicos

TIPO

amino ácidos

aminas

péptidos

esteroides

eicosanoides

gases

PROPIEDAD

hidrofílicos

hidrofílicos

hidrofílicos

lipofílico

lipofílico

lipofílico

RECEPTOR

membranal

membranal

membranal

citoplasma

citoplasma

citoplasma

EJEMPLO

glutamato

dopamina

insulina

testosterona

prostaciclina

NO

liberación vesicular


Vesículas sinápticas Pequeñas (40 nm) y claras

Sinapsis convencionales Neurotransmisores clásicos

Vesículas Secretorias

grandes (200 nm) y densas al ME células neurosecretoras

y ciertas terminales nerviosas catecolaminas, neuropéptidos

Las hormonas y NT hidrofílicos son almacenados en vesículas


Ciclo de las vesículas sinápticas en terminales presinápticas



Ciclo de las vesículas secretorias en células endócrinas

(y neuronas que liberan neuropéptidos)



El mecanismo de fusión y exocitosis de

las vesículas sinápticas y gránulos

densos es básicamente el mismo

La exocitosis requiere la intervención de muchas proteínas.

Particularmente la fusión es catalizada por el complejo proteico SNARE

t-SNARE

(v-SNARE)

COMPLEJO SNARE

SENSOR DE CALCIO



FORMACIÓN DE COMPLEJO TRANS-SNARE

-FUSIÓN

-COMPLEJO CIS-SNARE

DESAMBLADO DEL COMPLEJO CIS-SNARE



-COMPLEJO TRANS-SNARE

La proteinas SNARE forman un complejo ternario muy fuerte que

aproxima a las dos membranas para facilitar la fusión. La unión Ca-

Sinaptotagmina facilita este proceso y lo acopla a una señal de Ca

celular

IP3

RE

Ca2+ Ca2+

AP AP

AP AP

La señal de Ca que activa la fusión puede provenir de diferentes

fuentes y tener distinta distribucion espacial.

Celula neuroendócrina Celula endócrina/

exócrina

CBP

CBP

Nanodominio

Microdominio

La señal de Ca que activa la fusión puede provenir de diferentes

fuentes y tener distinta distribucion espacial.

Localización de las señales de calcio

-Buffers de calcio

- Compartimientos restringidos entre membranas

(dendritas; regiones entre membrana y comp intrac.)

- Interacción vesícula-canal

. directa entre canal y SNARE

. A traves de proteina intermediaria

(complexina)

Citoesqueleto (actina)

VDCC: N, P/Q, L,

R, T

Ca2+

Origen de las señales de Ca2+ citosólicas

ER

RyR

IP3R

Na+

3Na+

Ca2+

?

PLC IP3 + DAG

PIP2

RE ATP

ADP + Pi

3Na

1Ca

2Ca

1Ca ATP

ADP + Pi

Ca

Sistemas de remoción del Ca2+ citosólico

RECEPTORES DE MEMBRANA (mensajeros hidrofílicos)

•Receptor - ionotrópicos (receptor - canal)

• Receptor acoplado a proteína G

• Receptor catalíticos - tirosina quinasa o fosfatasa

•RECEPTORES INTRACELULARES (mensaj hidrofóbicos)

Receptores


RECEPTORES IONOTRÓPICOS

(receptor - canal)

RECEPTORES METABOTRÓPICOS

• Receptor acoplado a proteína G

• Receptor catalíticos - tirosina quinasa o fosfatasa

Receptores de Membrana

(mensajeros hidrofílicos)


Receptores ionotrópico y metabotrópico


Receptor Nicotínico

Receptor Glutamatérgico tipo AMPA

Receptor Gabaérgico

Receptores ionotrópicos

Receptor metabotrópico acoplado a proteína G. Proteína de siete pasos transmembrana


INTERACCIONES INTERCELULARES

Receptor acoplado a proteína G

g

R

GDP

Proteína G


Receptor acoplado a proteina G

g

R

GDP g

R

GDP

GTP

R

E

E

E E

E

GTP

g

GDP + Pi

E=efector

R=receptor


Receptor acoplado a proteina Gs o Gi

Gs activa a la adenilato ciclasa

Gi la inhibe a la adenilato ciclasa


Receptor acoplado a proteína Gq


Receptor (Rhodopsina) acoplado a proteína Gt (transducina)

Gt activa a la fosfodiesterasa que degrada cGMP

Na+

Canales catiónicos


Receptores catalíticos

(en subunidad alpha)

(en subunidad beta)

Receptor Tirosine Kinase (RTK)

mensajeros químicos


TIPO

amino ácidos

aminas

peptidos

esteroides

Tiroideas

gases

PROPIEDAD

hidrofílicos

hidrofílicos

hidrofílicos

lipofílico

lipofílico

lipofílico

RECEPTOR

membranal

membranal

membranal

citoplasma

nuclear

citoplasma

EJEMPLO

glutamato

dopamina

insulina

testosterona

T3 y T4

NO

secreción x difusión en membrana

Las hormonas derivadas de los esteroides son transportadas en sangre unidas a proteinas

transportadoras, permean la membrana y se unen a receptores intracelulares

PRINCIPIOS DE

FARMACOLOGIA

X + R DR* efecto biológico k1

k-1

Afinidad = Kd= k1 / k-1

INTERACCION LIGANDO - RECEPTOR

[ligando] (mM) Kd

bin

din

g

(rel

ativ

izad

o a

l v

alo

r d

e sa

tura

ció

n)

X + R DR* efecto biológico k1

K-1

Del mismo modo se pueden construir curvas dosis-respuesta

que relacionen el efecto biológico con la concentración de ligando

Curva dosis-respuesta

dosis efectiva: EC50

Cuanto menor es el ED50, mayor es la potencia de la droga.

Cuanto mayor es la respuesta máxima alcanzada, mayor es su eficacia.

ED50

cuanto menor el ED50, mayor la potencia de la droga

A más potente que B

Curva dosis-respuesta para dos agonistas

Log [agonista]

efecto

cuanto mayor la respuesta máxima alcanzada,

mayor su eficacia.

Curva dosis-respuesta para dos agonistas

Log [agonista]

efecto

Antagonista competitivo: se une al mismo sitio que

el agonista y bloquea su unión, evitando que el

agonista haga su efecto. Aumenta el ED50 aparente.

Antagonista no competitivo: se une a un sitio

diferente que el agonista, por lo que su efecto no se

revierte por agregado de más agonista.

Antagonistas

Antagonista competitivo: se une al mismo sitio que el agonista y

bloquea su unión. Su efecto es reversible por agregado de más agonista

Log [agonista]

efecto

Antagonistas

B y C: DOS CONCENTRACIONES FIJAS DE ANTAGONISTA (C>B)

Antagonista competitivo: se une al mismo sitio

que el agonista y bloquea su unión.

Log [antagonista]

efecto

Antagonistas

CONCENTRACIÓN FIJA DE AGONISTA Y VARIABLE DE ANTAGONISTA

Antagonista no competitivo: se une a un sitio

diferente que el agonista y reduce el efecto máximo.

En ciertos casos puede aumentar el ED50. Su efecto no

es reversible por agregado de más agonista.

Log [agonista]

efecto

Antagonistas

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