About this video

• Video Title: Complemento de Seminario 3 Integración de células en tejidos
• Channel: Biología Molecular y Genética FMED - UBA
• Speakers: Gabriel Scicolone
• Duration: 01:55:00

Overview

This video lecture explains how cells organize and function within multicellular organisms, focusing on the integration of cells into tissues. It covers the structure and function of tissues, the roles of cell-cell and cell-extracellular matrix interactions, and the molecular mechanisms that maintain tissue stability and dynamics. The lecture also touches upon the importance of the extracellular matrix, cell signaling, and cell memory in tissue organization and development.

Key takeaways

• Tissue Organization: Cells in multicellular organisms organize into tissues, which then form organs, and subsequently, organ systems. This lecture focuses on the cellular and extracellular matrix components of tissues.
• Epithelial vs. Connective Tissues: A key distinction is made between epithelial tissues (high cell-to-cell adhesion, low extracellular matrix) and connective tissues (abundant extracellular matrix, lower cell-cell adhesion).
• Molecular Basis of Adhesion: The lecture details four main families of cell adhesion molecules (cadherins, CAMs, integrins, selectins) and their roles in cell-cell and cell-matrix interactions, distinguishing between homophilic and heterophilic binding.
• Cell Junctions: Various types of cell junctions are explained, including anchoring junctions (adherens, desmosomes), occluding junctions (tight junctions), gap junctions (communicating junctions), and signaling junctions (synapses).
• Extracellular Matrix (ECM): The composition and function of the ECM are discussed, including structural proteins (collagen, elastin), specialized proteins (fibronectin), proteoglycans, and glycosaminoglycans, highlighting its role in mechanical support and cell signaling.
• ECM Remodeling: The process of ECM remodeling through enzymes like metalloproteinases and serine proteases is explained, emphasizing its importance in cell migration and tissue dynamics.
• Cell Memory and Niches: The concepts of cell memory (epigenetic changes and feedback loops) and cell niches (specialized microenvironments supporting stem cells) are introduced as crucial factors in maintaining tissue stability and cell identity.

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Integración de Células en Tejidos

Curso: Biología Molecular y Genética FMED - UBA Docente: Gabriel Scicolone Fecha: [Insertar Fecha]

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1. Introducción y Contexto del Curso

• Bloques Previos:
  • Bloque 1: Comando celular (núcleo, función celular) y técnicas de biología molecular.
  • Bloque 2: Funciones del citoplasma (distribución de moléculas, citoesqueleto, membranas) y bioenergética (mitocondrias).
  • Se consideró la célula de forma aislada, sin énfasis en su relación con otras células en organismos pluricelulares.
• Bloque 3: Integración Celular en Organismos Pluricelulares
  • Este bloque se enfoca en cómo las células funcionan dentro de un organismo pluricelular.
  • Se integran la estructura y función celular con la estructura y funcionamiento del organismo completo.
• Temas del Bloque 3:
  • Integración de células en tejidos (Clase actual).
  • Señalización intercelular.
  • Diferenciación celular.
  • Biología celular en poblaciones de células tumorales.
  • Muerte celular programada.
• Objetivos del Seminario:
  • Describir la organización celular en tejidos y cómo se mantiene.
  • Reconocer componentes de la matriz extracelular y comparar su organización en tejidos epiteliales y no epiteliales.
  • Identificar moléculas de adhesión y su rol en la interacción célula-célula y célula-matriz.
  • Jerarquizar el rol de las interacciones celulares en la regulación de comportamientos celulares.
  • Relacionar la actividad de enzimas que degradan la matriz extracelular.
  • Definir "nicho celular" y explicar su influencia en células madre.

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2. Organización Celular en Tejidos

• Definición de Tejido: Nivel de organización superior al celular, donde las células se organizan de forma cooperativa para formar una estructura con funciones específicas.
• Jerarquía de Organización:
  • Células → Tejidos → Órganos → Aparatos/Sistemas → Organismo.
• Componentes Principales de los Tejidos: Células y Matriz Extracelular (MEC).
• Tipos de Tejidos (Mención General):
  • Epitelial
  • Conectivo (varios tipos: laxo, especializado como cartílago, hueso, adiposo, sangre)
  • Muscular
  • Nervioso
• Comparación: Tejidos Epiteliales vs. Tejidos Conectivos (No Epiteliales / Mesenquimales):
  • Tejidos Epiteliales:
    • Predominio de componente celular.
    • Relaciones intercelulares predominantes (adhesión célula-célula).
    • Relaciones importantes con la matriz extracelular subyacente (lámina basal).
    • Generalmente limitan una luz (cavidad).
    • Poca matriz extracelular.
  • Tejidos Conectivos:
    • Abundante matriz extracelular.
    • Relación célula-matriz extracelular es fundamental.
    • Generalmente vascularizados.
    • No limitan una luz.

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3. Factores que Mantienen la Estabilidad Tisular

A pesar de la renovación celular y de la MEC, los tejidos mantienen estabilidad estructural y funcional gracias a:

1. Comunicación Celular: Coordina la función celular y el mantenimiento tisular.
2. Adhesión Diferencial o Selectiva: Interacciones específicas entre células y entre células y la MEC.
3. Síntesis, Interacción y Remodelación de la Matriz Extracelular: Procesos dinámcos que mantienen la integridad y adaptabilidad del tejido.
4. Memoria Celular: Mantenimiento de patrones de expresión génica a lo largo del tiempo, conservando las características del tejido.
5. Nichos Celulares: Microambientes que regulan el comportamiento celular, especialmente de las células madre.

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4. Comunicación y Adhesión Celular (Detalle)

• Moléculas de Adhesión: Proteínas/glicoproteínas de transmembrana que median la adhesión célula-célula y célula-MEC.
  • Tipos de Interacción:
    • Homofílica: Moléculas iguales interactúan (ej. célula A con célula A).
    • Heterofílica: Moléculas diferentes interactúan (ej. célula A con célula B).
  • Funciones: Adhesión mecánica y transducción de señales intracelulares (regulación del citoesqueleto, metabolismo, expresión génica).
• Familias de Moléculas de Adhesión:
  1. Cadherinas:
     • Forman dímeros que interactúan homofílicamente con cadherinas de células vecinas.
     • Dependen de calcio extracelular para su función.
     • Producen adhesiones estables y firmes.
     • Ejemplos: E-cadherina (epitelios), N-cadherina (neuronas, músculo), P-cadherina (placenta, piel).
     • Cadherinas no clásicas participan en desmosomas (desmogleínas, desmocolinas).
  2. Moléculas CAM (Cell Adhesion Molecules):
     • Pertenecen a la superfamilia de las inmunoglobulinas.
     • Generalmente median interacciones homofílicas.
     • Adhesiones menos duraderas y firmes que las cadherinas.
     • No dependen de calcio.
  3. Integrinas:
     • Heterodímeros (subunidades alfa y beta).
     • Interactúan con componentes de la MEC (fibronectina, colágeno, laminina).
     • Medían adhesión célula-MEC.
     • Participan en señalización intracelular.
  4. Selectinas:
     • Glicoproteínas de membrana.
     • Median interacciones heterofílicas (con glicoproteínas).
     • Implican adhesiones transitorias, importantes en la respuesta inflamatoria (ej. leucocitos al endotelio).
• Uniones Intercelulares (Tipos principales):
  • Uniones de Anclaje: Conectan el citoesqueleto de una célula con el de otra o con la MEC.
    • Uniones Adherentes: Filamentos de actina → Filamentos de actina. Molécula de adhesión: Cadherinas clásicas.
    • Desmosomas: Filamentos intermedios → Filamentos intermedios. Molécula de adhesión: Cadherinas no clásicas.
    • Hemidesmosomas: Filamentos intermedios → MEC. Molécula de adhesión: Integrinas.
    • Hemidesmosomas: Filamentos de actina → MEC. Molécula de adhesión: Integrinas. (Nota: El video menciona contactos focales para actina-MEC y hemidesmosomas para filamentos intermedios-MEC).
  • Uniones Oclusivas (Tight Junctions / Uniones Estrechas):
    • Formadas por ocludinas y claudinas.
    • Cierran herméticamente el espacio intercelular, impidiendo el paso de moléculas.
    • Mantienen la polaridad de las membranas (apical vs. basolateral).
  • Uniones Comunicantes (Gap Junctions / Uniones Nexo):
    • Formadas por conexones (proteínas llamadas conexinas).
    • Crean canales que permiten el paso de pequeñas moléculas e iones entre citoplasmas de células vecinas.
    • Coordinan la función celular (ej. músculo cardíaco).
  • Uniones de Señalización (Sinapsis Químicas):
    • Especializadas en la comunicación intercelular mediante neurotransmisores.
    • No hay comunicación directa de citoplasma a citoplasma.

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5. Matriz Extracelular (MEC)

• Componentes Orgánicos Principales:
  1. Proteínas Estructurales: Dan soporte mecánico y resistencia.
     • Colágeno: El más abundante. Forma fibras (ej. tipo I en dermis, tipo II en cartílago) o redes (ej. tipo IV en láminas basales). Síntesis compleja (retículo, Golgi, secreción, ensamblaje extracelular).
     • Elastina y Fibrilina: Forman fibras elásticas, permitiendo la elasticidad de los tejidos.
  2. Glicoproteínas de Adhesión / Proteínas Especializadas:
     • Fibronectina: Une células (vía integrinas) a la MEC y a otros componentes de la MEC (colágeno, proteoglicanos). Importante en embriología.
     • Laminina: Componente principal de la lámina basal, une células a la lámina basal (vía integrinas).
     • Entactina: Conecta colágeno tipo IV y laminina en la lámina basal.
  3. Proteoglicanos y Glicosaminoglicanos (GAGs):
     • Proteoglicanos: Eje proteico + GAGs unidos covalentemente. Predominan los carbohidratos. Tienen carga negativa, atraen agua e iones. Forman redes tridimensionales ("esponjas").
     • Glicosaminoglicanos (GAGs): Polisacáridos lineales (ej. sulfato de condroitina, sulfato de heparán). El ácido hialurónico es un GAG importante que no se une covalentemente a proteínas.
     • Los proteoglicanos y GAGs son abundantes en tejidos conectivos laxos y mesénquima embrionario.
• Funciones de la MEC:
  • Soporte estructural y resistencia mecánica (especialmente en tejido conectivo).
  • Regulación de la adhesión celular.
  • Transducción de señales (moléculas de la MEC interactúan con receptores celulares).
  • Regulación de la proliferación, diferenciación y migración celular.
• Lámina Basal: Una MEC especializada, presente bajo todos los epitelios, formando una red de colágeno IV, laminina, entactina y perlecan. Se une a las células epiteliales a través de integrinas.
• Remodelación de la MEC:
  • Proceso dinámico llevado a cabo por enzimas secretadas por las células.
  • Serino Proteasas (ej. Plasmina): Degradan componentes de la MEC.
  • Metaloproteinasas (MMPs): Grupo principal de enzimas que degradan la MEC. Se secretan inactivas y se activan extracelularmente.
  • La remodelación es crucial para la migración celular, desarrollo embrionario y patologías como el cáncer.

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6. Memoria Celular

• Definición: Mecanismo por el cual las células hijas mantienen el patrón de expresión génica de sus células progenitoras, conservando su identidad y características tisulares.
• Mecanismos:
  • Cambios Epigenéticos: Modificaciones en la cromatina (metilación del ADN, acetilación/metilación de histonas) que no alteran la secuencia de ADN pero regulan la expresión génica.
  • Circuitos de Retroalimentación Positiva: Una vez que una señal induce la expresión de un gen, la proteína producida puede actuar como factor de transcripción, manteniendo su propia expresión activa, independientemente de la señal inicial. Esto es clave en la determinación celular.

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7. Nichos Celulares

• Definición: Microambientes especializados (formados por células del estroma, MEC, moléculas de señalización, vasos sanguíneos) que albergan y regulan el comportamiento de células madre.
• Células Madre (Stem Cells):
  • Células indiferenciadas con capacidad de autorrenovación (divisiones simétricas) y de dar origen a células diferenciadas (divisiones asimétricas).
  • Pierden potencialidad evolutiva a medida que se diferencian (totipotentes → pluripotentes → multipotentes → unipotentes).
• Importancia: Los nichos celulares son esenciales para mantener la población de células madre y, por ende, para la regeneración y el mantenimiento de muchos tejidos a lo largo de la vida del organismo.

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8. Conclusiones y Próximos Pasos

• Los tejidos son estructuras cooperativas compuestas por células e integradas por la MEC.
• La estabilidad y función de los tejidos dependen de la comunicación celular, la adhesión selectiva, la dinámica de la MEC, la memoria celular y los nichos celulares.
• La interacción célula-MEC es fundamental y bidireccional (mecánica y señalización).
• Próximas Clases:
  • Señalización intercelular.
  • Diferenciación celular en organismos pluricelulares.
  • Biología celular de tumores.
  • Muerte celular programada.

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Notas Adicionales para el PDF:

• Imágenes: Incorpora diagramas y esquemas del video (moléculas de adhesión, tipos de uniones, estructura de la MEC, síntesis de colágeno, etc.) para ilustrar cada sección.
• Formato: Utiliza encabezados claros, listas con viñetas, negritas para términos clave y un lenguaje conciso.
• Referencia: Incluye la fuente del video al principio o al final.

Espero que esta estructura te sea útil para armar tu PDF. ¡Avísame si necesitas ajustar o detallar alguna sección!