Gap Junction

Como Junções de lacuna é o termo usado para descrever acúmulos de canais célula-célula. Estes cruzam as membranas celulares de duas células vizinhas e estabelecem uma conexão entre o citoplasma.

O que é uma junção de lacuna?

Gap junctions são os chamados connexons (complexos de proteínas) que conectam a membrana plasmática de duas células. As membranas estão fixas, mas ao microscópio eletrônico uma lacuna ainda pode ser vista.

Os canais de uma junção de lacuna consistem em dois meios canais (conexões). Um conexão é feito de complexos de proteínas que se agrupam na forma de um hexágono. Um poro permanece livre no meio. Um canal é formado por dois desses complexos de proteínas. Com a ajuda das junções comunicantes, a troca de sinais entre as células é possível. Moléculas ou íons podem ser transferidos com a ajuda de difusão, que podem ser produtos metabólicos, substâncias mensageiras secundárias ou íons de cálcio.

Anatomia e estrutura

O termo Gap Junction foi cunhado por Morris Karnovsky e Jean-Paul Revel. Eles descobriram que, na área de uma junção de lacuna, a distância entre duas membranas vizinhas diminui.

Uma junção de hiato consiste em seis conexinas, que juntas formam uma chamada conexão. Uma conexão pode ser composta de diferentes conexinas ou do mesmo tipo de conexinas. Uma conexina consiste em uma cadeia polipeptídica que é formada a partir de duas alças extracelulares, quatro domínios transmembrana ou um terminal N e C. O peso molecular é determinado pelo comprimento do terminal C. Existem pelo menos 20 genes de conexinas em humanos, sendo os nomes das diferentes isoformas de conexinas baseados em seu peso molecular. S.

o A conexina 43, por exemplo, tem um peso de 43 kDa. Uma junção de lacuna é muitas vezes composta de várias isoformas. O significado funcional desta diversidade não foi totalmente esclarecido; a patência dos canais provavelmente pode ser regulada de forma diferente como resultado. Um meio-canal é então conectado ao meio-canal de uma célula vizinha. Este canal intercelular é feito de conexões diferentes ou de duas conexões idênticas. O diâmetro do poro é de 1,5 a 2 nm, para que íons ou moléculas possam passar.

Uma junção de lacuna pode ser configurada em poucos segundos, quando duas células entram em contato. As conexões são dispostas em um padrão hexagonal, com cerca de 28.000 canais por micrômetro quadrado, formando as chamadas placas.

Função e tarefas

As junções gap são muito comuns, especialmente na fase embrionária. Em adultos, podem ser encontrados na retina, nas células gliais e epiteliais e no músculo cardíaco. As junções de lacuna cumprem as seguintes tarefas:

• Estabelecer comunicação elétrica direta entre as células
• Produção de comunicação química direta por meio dos chamados segundos mensageiros
• Troca molecular entre células
• Impedir que cargas ou moléculas sejam perdidas durante a troca

As junções gap servem, por exemplo, nos ossos ou no cristalino do olho para transportar nutrientes. Os nutrientes são absorvidos pelas células limítrofes e depois passados ​​para as células vizinhas por meio das junções comunicantes. No pâncreas e no fígado eles suportam a secreção, enquanto no sistema nervoso ou no músculo cardíaco eles transmitem potenciais de ação. Uma junção de lacuna permite que os poros sejam fechados com extrema rapidez. Isso ocorre, por exemplo, quando uma célula vizinha é danificada.

A célula vizinha é posteriormente desacoplada para que as células saudáveis ​​permaneçam intactas. No coração, na retina ou nos neurônios, as junções comunicantes funcionam como sinapses sem transmissor e controladas por voltagem, também chamadas de "sinapses elétricas". Isso permite que os potenciais de ação se espalhem muito rápida e sincronicamente. A condutividade depende da composição das conexinas.

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Doenças

Se ocorrerem mudanças na construção das junções comunicantes, isso pode levar a várias doenças. Por exemplo, na chamada síndrome de Charcot-Marie-Tooth, ocorre um bloqueio entre o citoplasma periaxonal e a célula de Schwann, o que leva à degeneração da célula de Schwann.

Ao produzir oncogenes e promotores tumorais, as células tumorais perdem sua capacidade de se comunicar. Os canais das junções comunicantes se fecham e as conexinas incompatíveis são formadas, fazendo com que as células tumorais cresçam. Uma expressão alterada da conexina também ocorre em processos inflamatórios. Quando as junções comunicantes cardíacas mudam, isso leva a arritmias cardíacas que podem ser fatais. As deficiências na função das junções comunicantes no coração costumam ter causas muito diferentes. Na chamada doença de Chagas, ocorre uma infecção pelo Trypanosoma cruzii, em que os canais das junções comunicantes são apenas menos construídos na membrana. No caso de um ataque cardíaco agudo, as junções comunicantes se fecham, reduzindo a duração do potencial de ação.

No período pós-infarto, as junções comunicantes são redistribuídas e mudanças na distribuição das junções comunicantes também ocorrem na insuficiência cardíaca crônica, em que a superfície das junções comunicantes é reduzida em particular. A interrupção das proteínas da junção comunicante também pode levar à surdez congênita, infertilidade congênita ou doenças de pele. Os canais de junção de hiato também desempenham um papel importante na catarata. O cristalino não consegue se abastecer de sangue porque os vasos sanguíneos tornam o corpo do cristalino opaco. Como resultado, as células na lente são dependentes das células vizinhas, com o fornecimento ocorrendo através dos canais de junção de lacuna. Se houver um distúrbio na comunicação, as células morrem e a catarata se desenvolve.