Reconocimiento célula-célula

Una de las versiones más básicas del reconocimiento célula-célula para la adhesión se puede observar en las esponjas , el grupo más primitivo del reino animal. Las esponjas se desarrollan mediante la agregación de células individuales en grupos más grandes. A través de proteínas de unión a la membrana e iones secretados, las células individuales de la esponja pueden coordinar la agregación, evitando la fusión entre diferentes especies o incluso diferentes individuos. ^{[ 5 ]} Esto se descubrió cuando los intentos de injertar células de esponja de diferentes especies o individuos de la misma especie fracasaron, mientras que los intentos con células del mismo individuo se fusionaron con éxito. ^{[ 5 ]} Esto probablemente se deba a las distintas cadherinas , una proteína de membrana que se une al calcio , expresadas por diferentes especies e individuos de esponjas. ^{[ 5 ]} Las cadherinas también están presentes en organismos más complejos. En embriones de ratón, la E-cadherina en las membranas celulares es responsable de la adhesión de las células necesaria para la compactación embrionaria. ^{[ 6 ]}

Cuando un organismo multicelular grande sufre una lesión, el reconocimiento célula-célula suele estar implicado en la llegada de ciertos tipos de células al lugar de la lesión. Un ejemplo común son las células que expresan selectina en los animales. La selectina es una proteína receptora presente en las membranas de los leucocitos, las plaquetas y las células endoteliales, que se une a los glicanos unidos a la membrana. ^{[ 7 ]} En respuesta a una lesión, las células endoteliales expresan selectina, que se une a los glicanos presentes en la superficie de los leucocitos. ^{[ 7 ]} Las plaquetas, que participan en la reparación tisular, utilizan sus selectinas para asociarse con los leucocitos en su camino hacia las células endoteliales. ^{[ 7 ]} Los leucocitos, a su vez, utilizan sus propias selectinas para reconocer posibles patógenos en el lugar de la lesión. ^{[ 7 ]} De esta manera, las células adecuadas llegan al lugar de la lesión para llevar a cabo la reparación inmediata o combatir los microorganismos invasores. ^{[ 7 ]}

Las células con capacidad de reconocimiento del sistema inmunitario incluyen macrófagos, células dendríticas, células T y células B. ^{[ 8 ]} El reconocimiento célula-célula es especialmente importante en el sistema inmunitario innato , que identifica patógenos de forma muy general. Fundamental para este proceso es la unión de receptores de reconocimiento de patrones (PRR) de fagocitos y patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP) en microorganismos patógenos. ^{[ 8 ]} Un tipo de PRR es un grupo de glicoproteínas de membrana integrales llamadas receptores tipo Toll (TLR), que pueden reconocer ciertas lipoproteínas, peptidoglicano, ADN rico en CpG y componentes flagelares en células bacterianas, así como glicoproteínas y fosfolípidos de parásitos protozoarios y conidios (esporas de hongos). ^{[ 8 ]} La unión de PAMPs a las proteínas TLR generalmente da como resultado una cascada de señalización interna que incluye varias fosforilaciones (la adición de un grupo fosfato) y ubiquitinaciones (la adición de una pequeña proteína que marca las moléculas para su degradación), lo que finalmente conduce a la transcripción de genes relacionados con la inflamación. ^{[ 8 ]} El uso de TLRs por parte de las células del sistema inmunitario innato ha dado lugar a una batalla evolutiva entre las células patógenas que desarrollan diferentes PAMPs que no pueden ser reconocidos y las células inmunitarias que desarrollan nuevas proteínas de membrana que sí pueden reconocerlos. ^{[ 8 ]}

Los organismos unicelulares pueden unirse entre sí a través de receptores de superficie para la cooperación y la competencia. Esto se ha observado ampliamente en bacterias. Por ejemplo, las bacterias pueden unirse entre sí a través de la unión de las proteínas de membrana externa TraA y TraB para facilitar un proceso llamado intercambio de membrana externa (OME) que permite a las células bacterianas intercambiar lípidos de membrana, azúcares y toxinas. ^{[ 9 ]} El reconocimiento celular y el OME solo pueden lograrse si se unen variantes de TraA y TraB del mismo grupo de reconocimiento. ^{[ 9 ]} Estas interacciones pueden generar la diversidad fisiológica necesaria para la resistencia a los antibióticos en poblaciones bacterianas. ^{[ 10 ]} La proteína de membrana ChiA de Escherichia coli está involucrada en el proceso de inhibición dependiente del contacto (CDI) en el que se une a receptores en cepas rivales de E. coli y libera una toxina que impide el crecimiento de esas cepas mientras que la célula inhibidora y los miembros de esa cepa están protegidos. ^{[ 9 ]} La bacteria Proteus mirabilis utiliza la proteína T6SS para iniciar el desplazamiento y la destrucción de otras colonias bacterianas tras su reconocimiento, ya sea mediante la liberación de toxinas o mediante la liberación de proteínas señalizadoras a otras células de P. mirabilis . ^{[ 9 ]} La unión de receptores de superficie bacteriana para la adhesión también se ha relacionado con la formación de biopelículas. ^{[ 9 ]}

Los glóbulos rojos contienen antígenos en sus membranas plasmáticas que los distinguen como parte de una categoría específica de células sanguíneas. Estos antígenos pueden ser polisacáridos, glicoproteínas o proteínas unidas a GPI (un glicolípido). ^{[ 11 ]} Los antígenos varían en complejidad, desde pequeñas moléculas unidas al lado extracelular de la bicapa fosfolipídica, hasta grandes proteínas de membrana que forman múltiples bucles entre ambos lados de la membrana. ^{[ 11 ]} Los antígenos polisacáridos más pequeños clasifican las células sanguíneas en tipos A, B, AB y O, mientras que los antígenos proteicos más grandes las clasifican en tipos Rh D positivo y Rh D negativo. ^{[ 11 ]} Si bien la función biológica del tipo sanguíneo correcto no está clara y puede ser vestigial, se sabe que las consecuencias de los tipos sanguíneos incorrectos son graves. ^{[ 11 ]} Las mismas células que reconocen los PAMP en patógenos microbianos pueden unirse al antígeno de una célula sanguínea extraña y reconocerla como un patógeno porque el antígeno es desconocido. ^{[ 11 ]} No es fácil clasificar el reconocimiento de los glóbulos rojos como intrínseco o extrínseco, ya que una célula extraña puede ser reconocida como parte del organismo si tiene los antígenos correctos.

Las mutaciones en las proteínas receptoras de mamíferos pueden causar trastornos en el reconocimiento célula-célula, aumentando la susceptibilidad individual a ciertos patógenos y afecciones crónicas. Cuando ocurren mutaciones en los genes que codifican para los TLR, las proteínas pueden perder la capacidad de unirse con polisacáridos, lípidos o proteínas en la pared celular o membrana de patógenos unicelulares, lo que resulta en una falla del sistema inmunitario innato para responder a la infección que permite que la enfermedad se desarrolle rápidamente. En particular, las mutaciones en los genes para TLR2 y TLR4 se han implicado frecuentemente en una mayor susceptibilidad a los patógenos. ^{[ 12 ]} Una mutación de treonina a cisteína en el gen TLR2 se ha relacionado con la falla en el reconocimiento de Mycobacterium tuberculosis, el agente causal de la meningitis tuberculosa. ^{[ 13 ]} La misma mutación, T597C, se observó más tarde de manera consistente con la falla en el reconocimiento de Mycobacterium leprae , el agente causal de la lepra. ^{[ 14 ]} Una mutación de arginina a glutamina en TRL2, Arg753Gln, se relacionó con un aumento de las infecciones del tracto urinario pediátricas causadas por bacterias grampositivas. ^{[ 15 ]} Múltiples mutaciones en TLR4, Asp299Gly y Thr399Ile, se implicaron en la susceptibilidad a los patógenos bacterianos que causan periodontitis. ^{[ 16 ]} La conexión de las mutaciones de TLR con la enfermedad de Crohn también se ha investigado, pero no ha dado evidencia concluyente. ^{[ 17 ]} La característica común entre estas mutaciones de sentido erróneo es que los residuos de aminoácidos que se sustituyen tienen propiedades de cadena lateral notablemente diferentes, lo que probablemente contribuye a la función defectuosa de la proteína TLR.