Giunzioni cellulari: occludenti, ancoranti e comunicanti

Giunzioni Cellulari: Cosa Sono e Dove si Trovano

Giunzioni cellulare
COSA SONO?
Le giunzioni cellulari sono
strutture specializzate che
permettono l'adesione, la
comunicazione e la cooperazione
tra cellule vicine in un tessuto
DOVE SONO PRESENTI PRINCIPALMENTE?
Le giunzioni cellulari si trovano
principalmente in cellule che formano
tessuti stabili e strutturati, come quelle
epiteliali, muscolari e nervose.

Microvilli
Zonula
occludente
.
Rete
terminale
Zonula
aderente
Microfilamenti
Desmosomi
Macula aderente
o desmosoma
Desmosoma
Filamenti
di cheratina
Giunzione
gap
Lamina basale
Emidesmosoma

Classificazione delle Giunzioni Cellulari

CLASSIFICAZIONE:
GINZIONI OCCLUDENTI
1. ZONULE OCCLUDENTI
Protein complex
Plasma membrane
2. FASCE OCCLUDENTI
2. DESMOSOMI
Plasma membrane
Attachment plaque
Keratin
Cadherin
Extracellular space
GIUNZIONI COMUNICANI
Membrane-
plasmatiche
Canal idrofi
Spazio
intercellulare
Actin filaments
Cadherin
GIUNZIONI COMUNICANTI
GINZIONI ANCORANTI
1. ZONULE ADERENTI
Plasma membrane
Linking proteins
giunzioni comunicanti
3. EMIDESMOSOMIGIUNZIONI OCCLUDENTI

Zonule Occludenti: Posizione e Struttura

Posizione e Estensione delle Zonule Occludenti

1. ZONULE OCCLUDENTI
Posizione: Dominio laterale, appena sotto la superficie apicale
della cellula epiteliale
Si estendono "a cintura"
attorno al perimetro cellulare.
adjacent cell membranes
1.15
microvilli
apical
surface
ZO
ZA
occludin
MA
claudin
intercellular
space
a
b
basal lamina

Struttura Molecolare delle Zonule Occludenti

Struttura molecolare:
JAM
occludin
ZO-2
ZO-1
actin
ZO-3
claudin
PROTEINE TRANSMEMBRANE:
1. CLAUDINE DISTRIBUZIONE TESSUTO-SPECIFICO
ALMENO 27 ISOFORMI,
2. OCCLUDINE ( NON SEMPRE PRESENTI
3. JAMS HANNO SOLO UN DOMINIO TRASMEMBRANA,
CONTRIBUISCONO ALLA STABILITÀ DELLA GIUNZIONE
PROTEINE DI ANCORAGGIO:
20-1, 20-2 20-3
MUPP 1, MAG 1, CINGULINA
CONNESSIONE CON I FILAMENTI DI ACTIVA

Funzioni delle Zonule Occludenti

Funzione di Barriera di Permeabilità

FUNZIONI:
1. BARRIERA DI PERMEABILITÀ [BARRIERA SELETTIVA]
· Le giunzioni occludenti si trovano nella parte superiore del dominio laterale delle
cellule epiteliali, sigillando lo spazio tra cellule adiacenti.
· Formano una "cerniera" che sigilla strettamente le cellule vicine, creando una
barriera fisica che impedisce il passaggio di sostanze attraverso
lo spazio
paracellulare (lo spazio tra le cellule).
· La permeabilità può variare a seconda della composizione delle proteine delle
giunzioni.·Impediscono a sostanze nocive, patogeni e tossine di attraversare l'epitelio e
penetrare nei tessuti sottostanti.
Aiutano a mantenere l'equilibrio dei fluidi e degli elettroliti all'interno del corpo,
regolando il passaggio di sostanze tra il lume e i tessuti sottostanti.
·La permeabilità delle giunzioni occludenti può essere regolata dinamicamente in
risposta a stimoli fisiologici e patologici. Ad esempio, possono aprirsi o chiudersi in
risposta a segnali cellulari, infiammazioni o altre condizioni.

Esempio: Intestino e Selettività

ESEMPIO: INTESTINO
Selettività:
Quando i nutrienti passano attraverso le cellule, il passaggio è
strettamente regolato dai trasportatori specifici e dai canali presenti
sulla membrana cellulare. Questo assicura che solo le sostanze
desiderate, come i nutrienti, entrino nel corpo.
Se i nutrienti passassero tra le cellule, non ci sarebbe modo di
selezionare specificamente quali sostanze entrano.
Questo permetterebbe a tossine, patogeni e altre sostanze nocive di
entrare facilmente nel corpo.
Intestino sano
x Leaky Gut
Giunzione
chiusa
Patogeni
Infiammazione

Protezione dalle Infezioni

Protezione dalle Infezioni:
C
Le giunzioni occludenti impediscono ai batteri e ai virus presenti nel
lume intestinale di entrare nel corpo attraverso lo spazio tra le
cellule .
Se questo spazio fosse aperto, i microrganismi potrebbero facilmente
invadere i tessuti sottostanti, causando infezioni e malattie.

Mantenimento dell'Equilibrio Elettrolitico e Idrosalino

Mantenimento dell'Equilibrio Elettrolitico e Idrosalino:
C
Le giunzioni occludenti aiutano a mantenere l'equilibrio dei fluidi e
degli elettroliti tra il lume intestinale e il sangue.
Regolano il passaggio di ioni come sodio, cloro e acqua, evitando
sbalzi nell'equilibrio interno del corpo che potrebbero causare
disidratazione o edema.

Mantenimento della Polarità Cellulare

2. MANTENIMENTO DELLA POLARITÀ
· sono fondamentali per mantenere la polarità delle cellule epiteliali, assicurando
che i domini apicale e basolaterale della membrana plasmatica rimangano distinti
e possano svolgere le loro funzioni specifiche.
· formano una barriera che impedisce la mescolanza delle proteine e dei lipidi tra
il dominio apicale e il dominio basolaterale, permettendo a ciascun dominio della
membrana di svolgere le sue funzioni specializzate.

Esempio: Intestino e Polarità

ESEMPIO: INTESTINO:
Dominio Apicale
Lume intestinale
Simporto Na*/glucosio
(trasporto attivo)
· Funzione: Assorbimento di
nutrienti dal lume intestinale.
· Struttura: Microvilli
aumentano la superficie di
assorbimento; trasportatori
specifici assorbono nutrienti.
Superficie
apicale
Giunzione
occludente
Giunzione
occludente
Giunzione
occludente
Glucosio
Glucosio
Nucleo
Superficie
basolaterale
Nucleo
Trasportatore
del glucosio
(GluT)
(trasporto passivo)
· Funzione: Trasferimento dei nutrienti
assorbiti nel flusso sanguigno.
I
Capillare
· Struttura: Pompe ioniche e
trasportatori regolano il passaggio dei
nutrienti nel sangue.
I
I
Le giunzioni occludenti impediscono la diffusione laterale (orizzontale) delle proteine e
dei lipidi tra il dominio apicale e il dominio basolaterale.
I
Questo garantisce che le proteine e i lipidi rimangano confinati nei loro rispettivi domini.
Superficie
apicale
Superficie
basolaterale

Organizzazione del Signaling

3. ORGANIZZAZIONE DEL SIGNALING
· Le giunzioni occludenti formano complessi multiproteici che includono non solo le
proteine transmembrana (come occludin e claudin) ma anche proteine di
adattamento come ZO-1, ZO-2 e ZO-3.
Cellule epiteliali adiacenti
Fluido extracellulare
1
Dominio Basolaterale
Nucleo· Queste proteine di adattamento fungono da piattaforme di assemblaggio per
vari componenti del segnale, creando un ambiente favorevole per l'interazione e
la regolazione delle vie di segnalazione intracellulare.
· Le proteine ZO sono collegate ai filamenti di actina del citoscheletro, che è
coinvolto nella trasduzione del segnale e nella risposta a stimoli meccanici.
. Il collegamento tra le giunzioni occludenti e il citoscheletro permette la
trasduzione del segnale meccanico e chimico attraverso la cellula, influenzando
processi come la proliferazione, la differenziazione e la migrazione cellulare.
. In risposta a stimoli extracellulari come citochine, fattori di crescita o stress
meccanico, le giunzioni occludenti possono modificare la loro struttura e
funzione, modulando la permeabilità paracellulare e la trasduzione del segnale.

Esempio: Risposta Infiammatoria

ESEMPIO: RISPOSTA INFIAMMATORIA
Danno tissutale/infezione
Rilascio di TNF-a, IL-1B
Cellule endoteliali
IL-1,
chemochine
Legame delle citochine ai recettori cellulari
TNF,
IL-1
TNF
Attivazione delle vie NF-KB
Attivazione delle chinasi
Fosforilazione di occludin, ZO-1
Disorganizzazione delle giunzioni
Molecola
di adesione
Aumentata
permeabilità
Cellula endoteliale
Aumento del passaggio paracellulare
Rilascio di citochine anti-infiammatorie
Defosforilazione delle proteine delle
giunzioni.
Riassociazione delle proteine
Ripristino della barriera epiteliale.

Fasce Occludenti: Struttura, Localizzazione e Funzione

Struttura delle Fasce Occludenti

2. FASCE OCCLUDENTI
STRUTTURA: Simile a quella delle zonule occludenti.
(Tuttavia, ci sono differenze specifiche nella loro composizione e organizzazione.
· sono costituite da file di particelle che si trovano sulle superfici laterali delle
cellule epiteliali.
.Queste particelle sono proteine di membrana che interagiscono tra loro per
formare la giunzione.
· A differenza delle zonule occludenti, che tendono a formare una barriera
continua e simmetrica intorno alla cellula, le fasce occludenti sono spesso
discontinue e possono apparire irregolari.
· Questo significa che non formano una sigillatura completa intorno alla cellula, ma
piuttosto segmenti di giunzioni che contribuiscono comunque a formare una
barriera selettiva.

Localizzazione delle Fasce Occludenti

LOCLIZZAZIONE:
Osi trovano principalmente nell'epitelio intestinale. In particolare, sono localizzate
sulle superfici laterali delle cellule M (cellule specializzate nel trasporto di
antigeni) e degli enterociti (le principali cellule assorbenti dell'intestino).
·Queste giunzioni giocano un ruolo cruciale nel mantenere l'integrità della barriera
intestinale.

Funzione delle Fasce Occludenti

FUNZIONE:
Una delle principali funzioni delle fasce occludenti è quella di
compartimentalizzare i linfociti all'interno della lamina propria.
·La lamina propria è uno strato di tessuto connettivo situato sotto
l'epitelio, che contiene numerosi linfociti (cellule del sistema immunitario).
· Le fasce occludenti aiutano a mantenere i linfociti in compartimenti
specifici, prevenendo la loro dispersione e garantendo che possano
svolgere efficacemente il loro ruolo di sorveglianza immunitaria senza
compromettere l'integrità della barriera epiteliale.
LUMIERE
INTESTINALE
cellule
dendritique
cellules
régulatrices
cellules M
lymphocytes
intraépithéliaux
IEL
TCROB
IEL
TCRyd+
slgA
IEL
71
Epithelium
Plaque
de Peyer
G
Neutrophile
Plasmocytes
Follicule
lymphoïde
isolé
LAMINA
PROPRIA
> tissu lymphoïde diffus
Ganglions
lymphatiques
mésentériques
cellules
proinflammatoires

Confronto tra Zonule e Fasce Occludenti

Barriera vs Permeabilità

ZONULE VS FASCE
Barriera
VS
Permeabilità
Ambienti e Funzioni Diversi
Tipi di Cellule Coinvolte
Le zonule occludenti formano barriere molto strette necessarie in tessuti dove la protezione
da patogeni e la separazione di ambienti sono critiche.
.Le fasce occludenti, invece, forniscono una barriera più flessibile, che consente interazioni
cellulari e immunitarie necessarie per il funzionamento dell'intestino.
e interazioni

Adattamento a Diversi Ambienti e Funzioni

Gli epiteli in diverse parti del corpo hanno funzioni e esigenze differenti.
·Ad esempio, l'epitelio intestinale ha bisogno di un'interazione costante con il sistema
immunitario e deve assorbire nutrienti, mentre la barriera ematoencefalica deve proteggere il
cervello da sostanze potenzialmente nocive nel sangue.
.La struttura delle giunzioni occludenti e anche adattata ai tipi di cellule epiteliali coinvolte.
·Le cellule M nell'intestino, ad esempio, hanno funzioni di trasporto di antigeni e interazione
con il sistema immunitario, richiedendo un tipo di giunzione che consenta tale comunicazione.

Barriera Emato-Encefalica

BARRIERA EMATO-ENCEFALICA:
Protezione:
Impedisce a tossine, patogeni e altre sostanze
pericolose di entrare nel cervello.
Selettività:
Regola il passaggio di nutrienti essenziali come
glucosio e aminoacidi, e di ioni necessari per il
funzionamento delle cellule cerebrali.
Mantenimento dell'omeostasi:
Contribuisce a mantenere un ambiente chimico
stabile, che è cruciale per l'attività sinaptica e il
funzionamento neuronale.
Astrociti:
Cellule gliali che forniscono
supporto e segnalazione alle
cellule endoteliali, contribuendo
alla funzione della BEE.
foot processes
of astrocytes
red blood cell
Cellule endoteliali:
Rivestono i vasi sanguigni e
formano giunzioni strette che
impediscono il passaggio di
molecole grandi e idrofile.
Periciti:
pericyte
endothelial cell
basement membrane
Cross section of blood vessel
Astrocyte
Nucleus
Endothelial cell
Pericyt
Neuron
Lumen of
The capillary
Mitochondrium
- Basal membrane
`Astrocyte
Junction between Endothelial cells
Longitudinal section of blood vessel
Blood
Cell membrane
Occludin
TO
20
Aktin
"Aktir
Astrocyte
Cingulin
Endothelial cell
IAM
Endothelial cell
Brain
| Microglia
Neuron
Cell
membrane
Basement
membrane
Tigh
junction
proteins
Cytoplasm
Red
blood
cell
Astrocyte
foot processes
Capillary
lumen
Tight
junction
Capillary
endothelial
cell
Astrocyte
neuron
tight junction
Cellule che avvolgono i capillari
e regolano la permeabilità della
barriera, oltre a supportare la
stabilità e la funzione vascolare.
Tigth Junction
10 10
10
10
0
10
Endothelial cell
Basal membrane
.