El epitelio intestinal es una monocapa de células que constituye la barrera más grande e importante de interacción con el ambiente externo. Actúa como una barrera selectivamente permeable permitiendo la absorción de nutrientes, electrolitos y agua, mientras mantiene una defensa efectiva contra toxinas, antígenos y microorganismos presentes en el lumen intestinal. El epitelio mantiene su función de barrera selectiva a través de la formación de redes proteína-proteína complejas que mecánicamente unen células adyacentes y sellan el espacio intercelular. Las redes de proteínas que conectan las células epiteliales forman tres complejos adhesivos: desmosomas, uniones adherentes y uniones estrechas (Figura 3.1). Estos complejos macromoleculares consisten en proteínas transmembranas que interactúan extracelularmente con células adyacentes e intracelularmente con proteínas adaptadoras que las unen al citoesqueleto.
El epitelio intestinal media la permeabilidad selectiva por dos rutas principales de pasaje: paracelular y transepitelial/transcelular. La permeabilidad transcelular está generalmente asociada con el transporte de solutos a través de las células epiteliales y predominantemente se encuentra regulado por los transportadores selectivos de aminoácidos, electrolitos, ácidos grasos de cadena
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Figura 3.1. Rutas de pasaje de solutos y estructura del epitelio.
En la imagen se encuentran descriptos el pasaje transcelular y paracelular. Se esquematizan los enterocitos (vellosidades), las células M (Placas de Peyer) y las uniones estrechas.
corta y azúcares. La permeabilidad paracelular está asociada con el pasaje por el espacio entre las células epiteliales y es regulado por complejos intercelulares localizados en la unión de las membranas apical-laterales y a lo largo de la membrana lateral (Groschwitz and Hogan 2009) (Figura 3.1).
En lo que se refiere al transporte transcelular, es de destacar a las células M. Estas células, que constituyen alrededor del 20% del epitelio que cubre a las placas de Peyer, tienen amplias diferencias con los enterocitos. No poseen ribete en cepillo, por lo tanto no tienen anclaje de mucus y presentan una superficie expuesta directamente al contenido del lumen intestinal. Realizan una activa endocitosis hacia vesículas no degradativas y poseen un activo sistema de transporte de vesículas, por medio del cual finalmente se vuelca el contenido de las vesículas en una cavidad interna de la células M en íntimo contacto con la placa de Peyer. En conjunto, estas propiedades determinan una muy eficiente forma de translocación de macromoléculas desde el lumen hacia el interior de la placa de Peyer. El pasaje de macromoléculas intactas o con escasa degradación tiene consecuencias muy relevantes en el armado de la respuesta adaptativa en las placas de Peyer y en la mucosa intestinal.
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En un estado fisiológico normal, las moléculas, aún aquellas de pequeño tamaño pero inmunológicamente activas, pueden cruzar la barrera epitelial. Existen enzimas digestivas provenientes del páncreas y presentes en el ribete en cepillo de la mucosa que son capaces de degradar la mayor parte de las proteínas que ingresan al lumen. Son reducidas a fragmentos o péptidos cortos y aminoácidos (hasta el 90%) y son absorbidas a través de la vía transcelular seguido por la degradación lisosomal que las convierte en péptidos pequeños no inmunogénicos o aminoácidos. La porción remanente de proteínas es transportada como proteína intacta, pudiendo generar luego una respuesta inmune antígeno específica. En este grupo particular de proteínas se incluye a las proteínas derivadas de gluten, como se describió en detalle en el Capítulo 2. Por su secuencia, estas proteínas son poco degradadas persistiendo fragmentos de gran tamaño en el lumen. Además del pasaje paracelular, como veremos luego, estos fragmentos pueden ser translocados específicamente por el receptor CD71. Cuando la integridad de la barrera intestinal se compromete (pérdida estructural de las uniones estrechas), se puede desencadenar una respuesta inflamatoria exacerbada y una respuesta inmune a macromoléculas que normalmente se encuentran en el lumen pero ahora cruzan el epitelio intestinal. Esta respuesta
Figura 3.2. Esquema de los complejos macromoleculares de unión entre células del epitelio intestinal.
El epitelio intestinal consiste en una monocapa de células epiteliales polarizadas. Las células adyacentes están conectadas por 3 complejos principales: desmosomas, uniones adherentes y uniones estrechas. Los desmosomas están localizados en placas densas que están conectadas a filamentos de queratina. Las uniones adherentes y estrechas consisten de proteínas conectadas intracelularmente con proteínas adaptadoras al citoesqueleto de actina. El conjunto de proteínas de los complejos de unión forman las “Placas citoplasmáticas” (Figura adaptada de Groschwitz & Hogan 2009).
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inflamatoria en su fase temprana puede desencadenar patologías crónicas como enfermedad inflamatoria intestinal, alergia alimentaria, enfermedad celíaca e incluso otras enfermedades autoinmunes (A. Fasano 2001; A M Mowat 2003; Mittal and Coopersmith 2014; Peterson and Artis 2014).
Los complejos de uniones adherentes (UA) consisten en proteínas transmembrana que unen células adyacentes asociadas a un citoesqueleto de actina por medio de proteínas estructurales citoplasmáticas. Las UA y los desmosomas se cree que son más importantes en la unión mecánica de células adyacentes. Las uniones estrechas (UE), por su parte, son complejos de unión principalmente apicales y responsables del sellado del espacio intercelular y la regulación del transporte paracelular de solutos iónicos. Las uniones adherentes y las uniones estrechas son también importantes en la regulación de la proliferación celular, la polarización y la diferenciación (Groschwitz and Hogan 2009).
Las UA, también conocidas como zonula adherens, son complejos de proteínas en la membrana lateral que se localizan en puntos de contacto célula- célula (Figura 3.2). Están formadas por interacciones entre proteínas transmembrana, proteínas adaptadoras intracelulares y el citoesqueleto. Las UA principales están formadas por interacciones de cadherina-catenina. Las Cadherinas Epiteliales (E-Cadherina) son glicoproteínas transmembrana que poseen un dominio C-terminal intracelular y un dominio N-terminal extracelular. El dominio extracelular forma interacciones homotípicas con cadherinas de células vecinas y promueve de este modo la adhesión célula-célula. El dominio intracelular contiene un dominio de unión a cateninas que interactúa con miembros de la superfamilia de cateninas. Los complejos cadherina-catenina son importantes no solo para la unión a células adyacentes, sino también para el mantenimiento de la polaridad celular, la regulación de la migración, la proliferación epitelial y la formación de otros complejos adherentes tales como desmosomas.
Las uniones estrechas (UE) son los complejos de unión adhesiva más apical en las células epiteliales de mamíferos que forman un anillo tipo cinturón continuo alrededor de las células epiteliales en el borde entre las regiones de la membrana lateral y apical (Figura 3.2). Las UE son complejos dinámicos multiproteicos que funcionan como una barrera paracelular selectiva o semipermeable, la cual facilita el pasaje de iones y solutos a través del espacio
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intercelular, mientras previene la translocación de antígenos luminales, microorganismos enteros, sus componentes y toxinas.
Los dominios extracelulares de las proteínas transmembrana de las UE en las células adyacentes se anastomosan para sellar la UE. Similar a las UA, los dominios intracelulares interactúan con varias proteínas estructurales, proteínas adaptadoras y complejos de señalización para regular la unión al citoesqueleto, la polaridad celular, la señalización celular y el tráfico de vesículas. Las regiones intracelulares de las UE poseen dominios que reclutan e interactúan con un anillo compuesto por actina y miosina de modo directo o indirecto. Los complejos de redes de interacciones de proteínas intracelulares son también conocidas como “placa citoplasmática” (Figura 3.2).