jun..es celulares e matriz -...

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JUNJUNÇÇÕES CELULARESÕES CELULARES

• Junções oclusivas (tight junctions) – mantém duas células juntas e nas células epiteliais é a via de que prevenir o escape de proteínas de um domínio de membrana para outro.

• Junções de ancoragem- favorecem a adesão das células (e seus citoesqueletos) a células vizinhas ou a matriz extracelular

• Junções comunicantes – medeiam a passagem de sinais químicos ou elétricos de uma célula para outra

proteínas de ligação

proteínas intracelulares de adesão

Matriz extracelular

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Funções das junções celulares

-resistência contra o stress mecânico

-Manutenção da integridade dos tecidos

-Manutenção dos domínios de membrana

-barreira à difusão de substâncias para o espaço intercelular (transporte paracelular)

-forma unidade contráteis com ajuda de proteínas motoras sendo fundamental no processo de morfogênese

-contato focal (movimento celular)

JUNJUNÇÇÕES CELULARESÕES CELULARES

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ClassificaClassificaçção Funcionalão Funcional

Tight junctions ou Junções Oclusivas- desempenham papel importante na manutenção das diferenças de concentração de pequenas

moléculas nas células epiteliais

a) justapondo duas membranas adjacentes para criar uma barreira impermeável ou semipermeável a difusão através do folheto celular

b) agindo como barreiras na bicamada lipídica para restringir a difusão de proteínas de transporte entre os domínios basolaterais e a membrana plasmática

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Junções Oclusivas

Junções Oclusivas

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Junções de Ancoragem

Junções aderentes

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- Junções aderentes – sítios de conexão para feixes de actina com ptnas de células adjacentes ou com a matriz (adesão focal)

- Desmossoma – sítios de conexão para os filamentos intermediários (célula-célula); hemidesmossoma (célula-matriz)



Desmossomos

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Adesão focal

Anti-actina Anti-vinculina

Figure 12.61. Junctions between cells and the extracellular matrix Integrins mediate two types of stable junctions in which the cytoskeleton is linked to the extracellular matrix. In focal adhesions, bundles of actin filaments are anchored to the β subunits of most integrins via associations with a number of other proteins, including α-actinin, talin, and vinculin (see Figure 11.13). In hemidesmosomes, α6β4 integrin links the basal lamina to intermediate filaments via plectin.

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JUNCTION TRANSMEMBRANE ADHESION PROTEIN

EXTRACELLULAR LIGAND

INTRACELLULAR CYTOSKELETAL ATTACHMENT

INTRACELLULAR ANCHOR PROTEINS

Cell-Cell

Adherens junction

cadherin (E-cadherin) cadherin in neighboring cell

actin filaments α- and β-catenins, vinculin, α-actinin, plakoglobin (γ-catenin)

Desmosome cadherin (desmoglein, desmocollin)

desmogleins and desmocollins in neighboring cell

intermediate filaments

desmoplakins, plakoglobin (γ-catenin)

Cell-Matrix

Focal adhesion integrin extracellular matrix proteins

actin filaments talin, vinculin, α-actinin, filamin

Hemidesmosome integrin α6β4, BP180 extracellular matrix proteins

intermediate filaments

plectin, BP230

• Gap-junction- formada por clusters de ptnas canais que permitem que moléculas menores que 1000 daltons possam passar de um célula à outra. plasmodesmata ( células vegetais)

Junções comunicantes

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Sua Permeabilidade pode ser regulada

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- Adesão seletiva

- Importância no Desenvolvimento

Adesão CAdesão Céélula a Clula a Céélulalula

CAMs (Cell Adhesion Molecules)

- Caderinas

- Selectinas

- N-CAM

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CAMs : Caderinas

- Glicoproteínas dependentes de Ca2+

- Classificação

- Importância no desenvolviemnto

- Se liga ao Citoesqueleto

- Atividade é regulada

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NAME MAIN LOCATION JUNCTION ASSOCIATION

PHENOTYPE WHEN INACTIVATED IN MICE

Classical cadherins

E-cadherin epithelia adherens junctions die at blastocyst stage; embryos fail to undergo compaction

N-cadherin neurons, heart, skeletal muscle, lens, and fibroblasts

adherens junctions and chemical synapses

embryos die from heart defects

P-cadherin placenta, epidermis, breast epithelium

adherens junctions abnormal mammary gland development

VE-cadherin endothelial cells adherens junctions abnormal vascular development (apoptosis of endothelial cells)

Nonclassical cadherins

Desmocollin skin desmosomes unknown

Desmoglein skin desmosomes blistering skin disease due to loss of keratinocyte cell-cell adhesion

T-cadherin neurons, muscle none unknown

Fat (in Drosophila)

epithelia and CNS none enlarged imaginal discs and tumors

Protocadherins neurons chemical synapses unknown

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Matriz Extracelular

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Enorme e complexa rede de macromoléculas que ocupa o espaço extracelular

Matriz Extracelular

Rede de colágeno no miocárdio humano Fibronectina no miocárdio murino

Matriz calcificada no osso Tecido conjuntivo

•Matriz calcificada forma estrutura dura de ossos e dentes

•Parede celular de bactérias e plantas

•Cutícula de vermes e insetos

•Conchas de moluscos

Matriz ExtracelularA matriz extracelular é composta de uma variedade de proteínas e polissacarídeos que são secretados localmente e reunidos numa rede organizada em associação com a superfície da célula que a produziu

Grande diversidade de formas e funções. Ex:

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•A maior parte é sintetizada por fibroblastos

•Condoblastos nas cartilagens

•Osteoblastos nos ossos

A Matriz Extracelular é secretada localmente

Será que função principal é somente preenchimento e estrutura física?

Papel ativo e complexo em regular o comportamento das células entram em contato com a matriz. A matriz influencia:

•Forma e função das células

•Sobrevivência e diferenciação celular

•ReconhecimentoEx: Interação parasito- célula hospedeira

Matriz Extracelular: funções biológicas gerais

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Papel ativo e complexo em regular o comportamento das células entram em contato com a matriz. A matriz influencia:

•Migração e Proliferação celularEx: Migração de precursores celulares durante o desenvolvimento

embrionárioMigração transendotelialCâncer e metástases

•Interação e sinalização através de fatores de crescimento

Matriz Extracelular: funções biológicas gerais

Principais componentes da matriz extracelular

•Glicosaminoglicanos(GAGs) na forma de proteoglicanos

•Proteínas fibrosas => colágeno e elastina

•Proteínas adesivas => fibronectina e laminina

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GAGs e Proteoglicanos

Glicosaminoglicanos

• Cadeia de polissacarídeos compostos por dissacarídeos repetidos

GAG

Hexosamina Ácido Urônico

Galactosamina Glicosamina Ác. Glicurônico Ác. Idurônico


Principais grupos de GAGs

(1)Heparan Sulfato

(2)Ácido Hialurônico

(3)Condroitin Sulfato

(4)Queratan Sulfato

Diferem entre si pelos resíduos de açúcar, tipo de ligação entre os resíduos e nº e localização dos resíduos

São sulfatados (exceto ácido hialurônico) e por isso são altamente aniônicos, o que lhes confere propriedades hidrofílicas

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Formados por um núcleo proteico onde se associam as GAGs

Proteoglicanos

Grupo muito diverso de glicoproteínas altamente glicosiladas cujas funções são mediadas tanto por suas proteínas centrais quantos pela cadeias de GAGs


Proteoglicanos e GAGS se associam para formar um grande complexo polimérico

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GAGs se associam a glicoproteínas partir de resíduos de serina formando os Proteoglicanos

Proteoglicanos

Diferem de glicoproteínas comuns por possuírem 95% do peso de carboidratos (GAGs)


Principais funções:

•Peneira molecular que regula o tráfico de moléculas de acordo com o tamanho ou a carga. Ex: glomérulo renal

•Sinalização química - Se ligam a fatores de crescimento como TGF beta e FGF e podem aumentar ou diminuir sua atividade ou participar da sinalização.

•Regula a atividade de proteínas, polipeptídeos ou enzimas secretadas

Proteoglicanos

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Proteoglicanos: Interação com TGF beta

TGF-β

Proteoglicano

Receptor de

superfície

Unidade de dissacarídeo

Ácido Urônico

Glicosamina

ColágenoGAG-HS

MEC

•Betaglicanos apresentam TGF beta aos receptores celulares do tipo II

•Proteoglicanos da matriz funcionam como reservatório de TGF beta formando unidade funcional

Colágenos

Família de proteinas fibrosas formadas por 3 cadeias alfa entrelaçadas em forma de:

•Fibrilas=>colágenos tipo I, II, III,V, XI

•Rede=>colágeno tipo IV

•Associados a fibrilas=> col. IX, XII

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Colágenos

Fibrilas são formadas por diferentes tipo de colágeno

As células ajudam na organização das fibrilas de colágeno

TYPE POLYMERIZED FORM TISSUE DISTRIBUTION

Fibril-forming (fibrillar)

I fibril bone, skin, tendons, ligaments, cornea, internal organs (accounts for 90% of body collagen)

II fibril cartilage, invertebral disc, notochord, vitreous humor of the eye

III fibril skin, blood vessels, internal organs

V fibril (with type I) as for type I

XI fibril (with type II) as for type II

Fibril-associated

IX lateral association with type II fibrils

cartilage

XII lateral association with some type I fibrils

tendons, ligaments, some othertissues

Network-forming

IV sheetlike network basal lamina

VII anchoring fibrils beneath stratified squamous epithelia

Transmembrane

XVII not known hemidesmosomes

Others XVIII not known basal lamina around blood vessels

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Elastina

Compõem as fibras elásticas

Elastina

Formada por uma rede interligada por ligações covalentes

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Fibronectina

•Glicoproteína dimérica

•Pode estar solúvel no plasma ou formar fibrilas na superfície celular

•Atua na migração celular

Laminina

•Grande complexo de 3 cadeias de glicoproteínasentrelaçadas em forma de cruz

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Lâmina basalRegião especializadada matriz extracelular que separa os epitélios do tecido conjuntivo

Formada por:

•Colágeno IV

•Perlecan (HSPG)

•Laminina

•Entactina

Funciona como filtro molecular (glomérulo) e barreira seletiva aos movimentos celulares

Lâmina basal - Organização

MEV da lâmina basal da córnea de embrião de galinha: (E) células epiteliais, (BL) lamina basal, (C) fibrilas de colágeno.

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Funções da Membrana basal

Formas e tamanhos dos principais macromoléculas da Matriz

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Outros componentes de matriz

Existem ainda componentes minoritários de matriz extracelular:

•Vitronectina

•Tenascina

Marcação para tenascina em osteoblastos

•Reelina (secretada por neurônios)

•Trombospondina

•Entactina

Receptores de Matriz Extracelular

Integrinas

•Formadas por duas cadeias polipeptídicas (alfa e beta)

•A combinação de diferentes isoformas de cadeias alfa e beta forma diferentes integrinas

•Tem sítios específicos de ligação nas proteínas de matriz como a sequência RGD da fibronectina

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Integrinas•Integram o meio extracelular (matriz) com o meio intracelular (citoesqueleto)


Integrinas•Regulam a ligação com a Matriz extracelular

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Sindecans

•Proteoglicanos em que a proteína central estáinserida na membrana plasmática

•Possuem cadeias laterais de HS ou CS na porção extracelular

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Matriz Extracelular

Influência na forma celular

Matriz Extracelular

Influência na sobrevivência celular

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Matriz Extracelular

Influência na migração e proliferação celular

Metaloproteinases• Família multigênicaque compreende mais de 25 enzimas, secretadas ou associadas a superfície celular

•Capazes de degradar componentes de matriz extracelular

•Dependem de íons metálicos para sua atividade catalítica

•Secretadas como pró-enzimas inativas, sendo necessária ativação para seus efeitos biológicos

Domínio N-terminalcatalítico

Pró-peptídeo

Matrilisinas

Domínio C- terminalcatalítico

Colagenases,Estromelisinas,MMP-12, -19 a -

23, -27

Gelatinases

Domínio de ligação com gelatina(FN- like)

MMPs de membrana

Domínio transmembrana e

cauda citoplasmática

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Metaloproteinases: regulação

.Transcrição regulada por citocinas e fatores de crescimento

. Secretadas como pró-enzimas inativas, zimogênios, sendo necessária ativação para seus efeitos biológicos

. Inibidores endógenos-Inibidores teciduais de metaloproteinases(TIMPs)

Citocinas

MMPs TIMP

Degradaçãode matriz

Inativação de citocinas Clivagem de

moléculas de superfície (citocinas,

receptores e moléculas de

adesão)Liberação de TGF-β

Formação de matricinas

Estimulação

Inibição

• Remodelamento tecidual, migração celular, sinalização

Metaloproteinases: atividade biológica

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Metaloproteinases: tumor

Matriz Extracelular e progressão de tumores

Liotta e Kohn, 2001. Nature 411:375

Secretam quimiocinas

Célsendoteliais ativadas => angiogênese

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Matriz Extracelular e progressão de tumores

Liotta e Kohn, 2001. Nature 411:375

Reconhecimento celularComponentes de matriz extracelular estão envolvidos nos eventos

iniciais da interação parasita –célula hospedeira em diversos modelos•Microorganismos como Candica Albicans e Heliobacter pylori podem usar colágenos para adesão a célula hospedeira como demonstrado por ensaios de competição e de adesão a colágenos extraídos de membranas basais

•Leishmania sp. possui sítios de ligação para colágenos e laminina

•Fibronectina e Laminina parecem mediar adesão de parasitas como Leishmania, Toxoplasma, Trichomonas, Plasmodium

•Plasmodium sp parece utilizar uma proteína de superfície (CS) para se aderir a proteoglicanos de heparan sulfato da superfície de hepatócitos. Plasmodium sp tbm tem a capacidade de inserir proteínas codifcadas pelos chamados VAR genes que se ligam a condrotin sulfato na superfície de eritrócitos causando as formas mais sérias de malária placentária

•Trabalhos com linhagens celulares mostraram a participação da Fibronectina nos processos de adesão e internalização do Trypanosoma cruzi. O parasita tem receptores para essa molécula de matriz extracelular

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Patologias da matriz extracelular: Fibrose•Existem doenças decorrentes de fibrose progressiva em diferentes órgãos e tecidos incluindo pulmões, rins, fígado, vasos sanguíneos, pele, medula e coração que constituem causas majoritárias de morbidade e mortalidade

• Mecanismo semelhante ao reparo tecidual que ocorre de forma desregulada e exagerada.

•Acumulação progressiva de tecido conjuntivo e deposição de colágeno, resultando numa substituição da arquitetura normal do tecido e consequenteperda de função

Coração normal Coração dilatado Coração chagásico

Fibrose: origem e regulação

INFLAMAÇÃO

NEUTRÓFILOS EOSINÓFILOSLINFÓCITOS T

MONÓCITOS/MACRÓFAGOS

AUMENTO DE CITOCINAS FIBROGÊNICAS

(TGFβ, TNFα, MCP-1, PDGF)

SÍNTESE DE COLÁGENO, FN E OUTROS COMPONENTES DE MATRIZ

EXTRACELULAR

FIBROSE

LESÃO TISSULARA lesão tissular que dispara o processo de fibrose pode ter várias origens, incluindo:

•Hipertensão e doença de Chagas => fibrose cardíaca

•Esquistossomíase, alcoolismo ou infecções virais =>fibrose hepática

•Glomerulonefrite =>fibrose renal

•Cirurgia de glaucoma => fibrose ocular

•Pneumonia viral, exposição a poeiras inorgânicas (sílica), tratamento com bleomicina => fibrose pulmonar

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Fibrose

MetaloproteinasesMetaloproteinases: papel na fibrose: papel na fibroseMMPs

Digestão das fibras de colágeno Formação

de matricinas

Liberação de fatores de crescimento

associados a matriz

Substituição por depósitos de

colágeno característicos da

fibrose

Estimulam a formação de novo tecido conjuntivo

Atividade biológica dos fatores de crescimento

efeito estimulador da síntese de

componentes de matriz

Fibrose

Schistossoma mansoni

•Formação de granulomashepáticos nas veias porta em resposta ao acúmulo de ovos do parasita

•Resposta imune exagerada resulta em acumulação de colágeno

Figura retirada de Reis LF e cols., 2001.Mem Inst Osw Cruz 96:107

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Fibrose chagásica• Encontra-se entre as manifestações mais significativas da cardiomiopatia chagásica

•Aumento exarcebado da expressão de componentes de matriz extracelular

•Associada com infiltrados inflamatórios e cardiomiócitos em degeneração

Migração de cancer sobre fibras de colágeno

jun..es celulares e matriz -...

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