Giunzione a tenuta

Giunzioni strette sono reti proteiche. Cinturano il tessuto endoteliale dell'intestino, della vescica e del cervello e, oltre a funzioni stabilizzatrici, assumono anche funzioni di barriera. I disturbi di queste funzioni di barriera hanno un effetto negativo sui diversi ambienti del corpo.

Cos'è una giunzione stretta?

Ogni membrana cellulare contiene diverse proteine. Le singole proteine ​​di membrana formano una rete più o meno densa. In questo contesto, una "stretta connessione", in latino "Zonula occludens" e in inglese "Tight Junction", è una sorta di striscia terminale contenente proteine ​​che cinge le cellule epiteliali dei vertebrati, per esempio, ed è strettamente connessa ai legamenti cellulari vicini.

Giunzioni strette sigillano gli spazi tra le celle. Corrispondono a una barriera alla diffusione. La diffusione è un percorso di trasporto della sostanza nel corpo degli esseri viventi che assorbe le singole molecole nelle cellule. Sotto forma di una barriera di diffusione, giunzioni strette controllano il flusso di molecole nell'epitelio. Inoltre impediscono la diffusione dei componenti della membrana dall'area apicale a quella laterale e viceversa. Attraverso quest'ultima funzione mantengono la polarità delle cellule epiteliali.

Le giunzioni strette cingono il rene, la vescica urinaria e l'epitelio intestinale. Inoltre, sono un componente funzionale della cosiddetta barriera emato-encefalica e assicurano che le sostanze del sangue non possano diffondersi nei tessuti del cervello. Le creste finali fatte di proteine ​​di membrana possono contenere varie proteine. Probabilmente non tutti sono ancora noti.

Anatomia e struttura

Le proteine ​​di membrana più importanti all'interno delle giunzioni strette sono le claudine e l'occludina. I Claudins sono stati documentati in più di 20 diversi vertebrati. Tutte le proteine ​​di membrana integrali hanno una disposizione simile a una rete e collegano le membrane di diverse cellule in un contatto testa a testa. I pori acquosi costituiscono l'anatomia.

La composizione delle proteine ​​di membrana contenute differisce da epitelio a epitelio e dipende dai requisiti funzionali delle giunzioni strette. Ad esempio, la claudina 16 nell'epitelio renale è coinvolta nell'assorbimento di ioni Mg2 + da parte dei reni nel sangue. Le giunzioni strette formano reti di diversa tenuta a seconda del compito e dell'epitelio. Le proteine ​​della membrana si trovano liberamente nell'intestino. La barriera emato-encefalica forma una barriera relativamente stretta.

La tenuta della rete è correlata alla permeabilità. La rete proteica è costituita da filamenti stretti. Le aree extracellulari delle singole proteine, in particolare, si combinano per formare una connessione cellulare. Le aree intracellulari dipendono dal citoscheletro delle cellule. Le giunzioni strette circondano la circonferenza cellulare di un epitelio come una cintura e quindi si annidano contro la struttura delle cellule epiteliali.

Funzione e compiti

Le giunzioni strette sono principalmente una barriera alla diffusione. Questa funzione può trattenere completamente le molecole dallo spazio intracellulare, oppure essere associata a una permeabilità selettiva (semipermeabilità) per molecole di una certa dimensione. La rete di giunzioni strette, attraverso la sua funzione di barriera di diffusione, è il prerequisito per la transcitosi. La diffusione paracellulare di molecole o ioni attraverso lo spazio epiteliale è impedita dalle giunzioni strette. Allo stesso tempo, le strisce terminali impediscono ai fluidi corporei di fuoriuscire.

Le proteine ​​di membrana delle giunzioni strette proteggono anche l'organismo dall'invasione di microrganismi e quindi formano anche una barriera per gli intrusi viventi. Oltre alla funzione di barriera, i raccordi stretti hanno anche una cosiddetta funzione di recinzione. La rete proteica impedisce il movimento dei singoli componenti della membrana e quindi mantiene la polarità cellulare dell'epitelio. L'epitelio è diviso in aree apicali e basali dalle reti. La membrana cellulare apicale dell'epitelio ha una biochimica diversa rispetto alla membrana cellulare basolaterale. Le giunzioni strette aiutano a mantenere queste differenze di milieu biochimiche e quindi consentono un trasporto diretto di sostanze.

A queste funzioni vengono aggiunte funzioni meccaniche. Ad esempio, le giunzioni strette servono anche a stabilizzare i complessi di cellule epiteliali. Collegano tra loro le cellule del citoscheletro e garantiscono la statica dei tessuti dell'epitelio. La permeabilità tra le cellule epiteliali è soggetta a cambiamenti temporanei. L'epitelio è quindi in grado di reagire alle maggiori esigenze di trasporto paracellulare. A tal fine, le claudine e le occlusine delle "giunzioni strette" si associano alle proteine ​​della membrana intracellulare che si connettono al citoscheletro di actina.

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Malattie

Le giunzioni strette possono essere soggette a variazioni di struttura dovute a mutazioni e quindi perdere le loro funzioni. La claudina 16 delle reti proteiche nell'epitelio renale non è presente nella forma richiesta dopo mutazioni nel gene che codifica le proteine. Tali mutazioni possono provocare una perdita di Mg2 +.

A causa della perdita della funzione barriera, troppo pochi ioni Mg2 + vengono assorbiti dai reni nel sangue e troppi vengono escreti con le urine. Le malattie possono colpire anche la "zonula occludens". Questo è particolarmente vero per il cervello. La barriera emato-encefalica è una barriera naturale di diffusione tra il sangue e il cervello che mantiene l'ambiente cerebrale. Disturbi della barriera emato-encefalica si verificano, ad esempio, nel contesto della sclerosi multipla. Tuttavia, malattie come il diabete mellito possono anche interrompere la barriera emato-encefalica. L'effetto protettivo della barriera si perde anche con varie lesioni cerebrali e malattie degenerative.

Nella sclerosi multipla, è l'infiammazione ricorrente del cervello che ha un effetto dannoso sulle giunzioni strette. Le cellule della difesa immunitaria del corpo superano la barriera emato-encefalica come parte della malattia autoimmune.In un ictus ischemico, i componenti delle giunzioni strette all'interno della barriera emato-encefalica vengono persino scomposti. Questo tipo di ictus è accompagnato da un vuoto nel cervello, che viene quindi riempito di sangue. L'endotelio della barriera emato-encefalica cambia in due fasi.

Poiché il processo patologico rilascia ossidanti, enzimi proteolitici e citochine, la permeabilità della barriera ematoencefalica cambia. L'edema si sviluppa nel cervello. I leucociti attivati ​​rilasciano quindi le cosiddette metalloproteasi della matrice, che scompongono la lamina basale e i complessi proteici nelle giunzioni strette.