Ciclo Celular Y Cancer

Ciclo Celular Y Cáncer

Las células pasan por un ciclo que comprende dos periodos fundamentales: la interfase y la división celular.

Esta última tiene lugar por mitosis o por meiosis.

La interfase fue considerada como una etapa de “reposo”, a pesar de ser el período en el que se lleva a cabo la actividad biosintética más alta del ciclo celular, tanto en el núcleo como en el citoplasma. La mayoría de las células pasa la parte más extensa de su vida en interfase, durante la cual duplican su tamaño y el contenido cromosómico.

Debe señalarse que algunos tipos celulares diferenciados se dividen rara vez, y que las células nerviosas, después del nacimiento, no se dividen en absoluto; así, en una neurona el periodo de interfase dura toda la vida de la persona.

El ciclo celular puede ser considerado como una compleja serie de fenómenos que culminan cuando el material celular se distribuye en las células hijas.

La división celular es solo la fase final y microscópicamente visible de cambios previos ocurridos a nivel molecular. Así, antes que la célula se divida por mitosis, sus principales componentes ya se han duplicado. En este aspecto, la división celular puede considerarse como la separación final de las unidades moleculares y estructurales previamente duplicadas.

Resumen:

El proceso conocido como ciclo celular es de gran importancia para la célula ya que tiene como función la formación completa de una nueva célula, evitando en lo posible la creación de células con múltiples errores, lo cual le permite al organismo permanecer en un constante equilibrio, previniendo así aquellos desórdenes que puedan perjudicar su salud; de esta manera, todas las células están controladas por proteínas que no permiten que se presenten situaciones desastrosas para un ser vivo.

Introducción:

El ciclo celular es la base para la reproducción de los organismos. Su función no es solamente originar nuevas células sino asegurar que el proceso se realice en forma debida y con la regulación adecuada. Un ciclo celular típico se da en dos fases gigantes que son: la interfase que se divide en tres fases: G1, S y G2 y la mitosis que se divide en profase, prometafase, metafase, anafase, telofase y citocinesis.

Interfase:

G1: Se produce la acumulación del ATP necesario para el proceso de división y el incremento de tamaño celular.

La fase S: Se caracteriza por la replicación del DNA nuclear.

G2: Es el tiempo que transcurre entre la fase S y el inicio de la Mitosis, la célula se prepara para mitosis.

Por último, el ciclo celular culmina con la mitosis, donde se divide la cromatina duplicada de modo tal que cada célula hija obtenga una copia del material genético o sea un cromosoma de cada tipo. El final de la mitosis da cabida a un nuevo ciclo en G1 o puede que la célula entre en fase Go que corresponde a un estado de reposo especial característico de algunas células, en el cual puede permanecer por días, meses y a veces años

Como todo proceso orgánico, el ciclo celular está sujeto a regulación. Ésta es realizada en sitios específicos llamados puntos de control o de chequeo, que pueden frenar o disparar diversos procesos que le permitan a la célula proseguir con su ciclo normal de replicación del material genético, crecimiento y división. La función de la regulación, básicamente es realizada por proteínas específicas conocidas como cinasas (kdc) y ciclinas (ciclinas A o B).

Definición:

El ciclo de división celular es el mecanismo a través del cual todos los seres vivos se propagan. En los organismos unicelulares la división celular implica una verdadera reproducción, ya que por este proceso se producen dos células hijas que maduran y se convierten en dos individuos distintos. En los organismos multicelulares se requieren muchas más secuencias de divisiones celulares para crear un nuevo individuo; la división celular también es necesaria en el cuerpo para reemplazar las células perdidas por desgaste, mal funcionamiento o por muerte celular programada. Es importante señalar que en las células somáticas, las células producidas son genética, estructural y funcionalmente idénticas tanto a la célula materna como entre sí, a menos que hayan sufrido mutaciones. Las células nuevas heredan un duplicado exacto de la información “hereditaria” (genética) de la célula “materna” (madre). Para que esto se lleve a cabo es necesario que la célula coordine un conjunto complejo de procesos citoplasmáticos y nucleares.

En las células eucariotas, el problema de dividir exactamente el material genético es muy complejo por la serie de procesos que deben ocurrir para lograr este objetivo. La solución a este problema está dada por un conjunto de pasos llamado ciclo celular, el cual a su vez se divide en dos estados: mitosis e interfase.

Antes de que una célula pueda comenzar la mitosis y dividirse efectivamente debe duplicar su ADN cromosómico, sintetizar mayor cantidad de histonas y otras proteínas asociadas al ADN de los cromosomas, producir una reserva adecuada de organelas para las dos células hijas y ensamblar las estructuras necesarias para que se lleven a cabo la mitosis y la citocinesis. Estos procesos preparatorios ocurren durante la interfase, que a su vez se divide en tres etapas: G1, S, G2.

Etapas de la Interfase:

El inicio de un nuevo ciclo: fase G1: La fase G1 que sigue a la citocinesis y precede a la fase S es un período de actividad bioquímica intensa. La célula incrementa el material enzimático, sus organelos se replican, así como otras moléculas y estructuras citoplasmáticas también aumentan en número; en consecuencia, la célula aumenta en tamaño. Algunas estructuras son sintetizadas por la célula; entre estas se encuentran microtúbulos, microfilamentos de actina y los ribosomas, los cuales están compuestos por subunidades proteicas. Las estructuras membranosas como el aparato de Golgi, los lisosomas, las vacuolas y las vesículas se derivan del retículo endoplásmico, el cual se renueva y aumenta en tamaño por la síntesis de proteínas y lípidos. También hay replicación de mitocondrias y cloroplastos previamente existentes. Las células en G1 pueden detener su progresión en el ciclo y entrar en un estado de reposo especial, llamado Go (G cero), donde pueden permanecer durante días, semanas o años antes de volver a proliferar y en ocasiones nunca más dividirse, como por ejemplo las fibras musculares esqueléticas que no se dividen, pero sí renuevan sus organelas citoplasmáticas.

Senescencia celular: fase Go: El estado de Go es de reposo y ausencia de crecimiento, que difiere de todos los estados que experimenta el ciclo celular. La ausencia de factores de crecimiento apropiados llevan a las células a una especie de latencia en el ciclo celular, en el cual el sistema de control no avanza a través de G1, ya sea porque es incapaz o porque no lo necesita; además, si se suprimen los nutrientes a la célula, ésta no podría proseguir con el ciclo.

El estado de Go depende de la historia de la célula a largo plazo de una manera compleja: en cada tipo celular, cada estado del desarrollo del animal obedece a unas leyes ligeramente distintas, lo cual refleja las diferencias en su maquinaria de control interno; por ejemplo, en el cuerpo humano algunas células como las neuronas que no continúan replicándose sino manteniendo y creando comunicaciones intercelulares

Fase S: síntesis: La replicación del ADN comienza cuando la célula ad- quiere el tamaño suficiente, las proteínas necesarias se han sintetizado y se tiene el ATP necesario. Dado que el ADN lleva la información genética de la célula, antes de la mitosis debe generarse dos juegos o complementos de ADN idénticas para ser repartidas entre las dos células hijas. Durante la interfase el ADN asociado a las histonas constituye la cromatina, que se encuentra desenrollada en largas y delicadas hebras. El ADN es una doble hélice que durante la replicación se abre y cada cadena es utilizada como molde para la producción de una nueva doble cadena, que queda unida a la original y que sirve como guía. Por esta razón, la replicación del ADN se denomina semiconservativa. Estas dos dobles cadenas de ADN quedan unidas por el centrómero hasta la mitosis, recibiendo el nombre de cromátides hermanas. El proceso clave de la replicación del ADN ocurre durante la fase S (síntesis) del ciclo celular, momento en el cual las histonas (H1, H2a, H2b, H3 y H4) y otras de las proteínas asociadas al ADN son sintetizadas (ADN polimerasas, ligasas, topoisomerasas entre otras).

Fase G2: Durante la fase G2 ocurre la preparación para la mitosis en la cual se producirá repartición equitativa del material genético; todos los organelos y la maquinaria necesaria esencial para la división de la célula progenitora en dos células hijas idénticas en contenido, aunque de menor tamaño, se adquieren en esta etapa. La cromatina recién duplicada, que está dispersa en el núcleo en forma de cordones filamentosos s, comienza a enroscarse lentamente y a condensarse en una forma compacta llamada cromosoma; además, la célula realiza una confirmación completa del ADN duplicado anteriormente. Durante este periodo la célula empieza a ensamblar las estructuras especiales requeridas para asignar un conjunto completo y equitativo de cromosomas a cada célula hija lo cual se desarrollará durante la mitosis.

Mitosis: Todos los componentes de la célula, no solo los que están relacionados con la transmisión de la herencia genética, se duplican antes que la célula se divida por mitosis.

La mitosis comprende también el problema de la continuidad de los cromosomas como entidades capaces de autoduplicarse y de mantener sus características morfológicas a través de las sucesivas divisiones. Como corolario de la mitosis se produce la partición del citoplasma y su distribución equitativa de las células hijas, fenómeno conocido con el nombre de citocinesis.

En general, los procesos que dan lugar a las mitosis son semejantes en todas las células del organismo. Las etapas en las que se dividen la mitosis son: profase, prometafase, metafase, anafase y telofase. A partir de la penúltima comienza la citocinesis (o separación de los dos territorios citoplasmáticos, que culminan apenas concluye la telofase.

.-Profase: La transición de la fase G2 a la fase M del ciclo celular no es un proceso estrictamente definido, aunque se ha encontrado la presencia de los genes supresores tumorales LATS1, que invitro, regulan negativamente la proliferación celular en este punto de control, modulando la actividad de la CDC2/ciclina A, pero el proceso es mucho más complejo y al parecer las quinasas p38 y Chk1 guardan una estrecha relación en el paso de G2 a M. Cada cromosoma se ha duplicado durante la fase S precedente y ahora consta de dos cromátides hermanas, cada una de las cuales contiene una secuencia de ADN específica conocida como centrómero que permite la unión de las dos cromátides por proteínas específicas, necesarias para la correcta segregación del cromosoma. Hacia el final de la profase los microtúbulos citoplasmáticos que forman parte del citoesqueleto interfásico se despolimerizan y empieza a formarse el huso mitótico

.-Prometafase: Se inicia con la desintegración de la envoltura nuclear que se rompe originado vesículas de membrana indiferenciables de las vesículas de retículo endoplásmico. En este momento los microtúbulos del huso entran en la región nuclear. En cada centrómero maduran complejos proteicos llamados cinetocoros que se unen a los microtúbulos del huso, que ejercen una tensión sobre los cromosomas, los cuales se ven sometidos a movimientos agitados.

.-Metafase: Los microtúbulos del cinetocoro alinean los cromosomas en un plano ecuatorial de la célula. Cada cromosoma se mantiene en tensión en esta placa metafásica por los cinetocoros apareados y por sus microtúbulos asociados, los cuales están unidos a los polos opuestos del huso (centríolos)

.-Anafase: Inicia cuando los cinetocoros apareados se separan, permitiendo que cada cromátida sea arrastrada lentamente hacia un polo del huso.

.-Telofase: Los cromosomas hijos separados llegan a los poros y los microtúbulos del cinetocoro desaparecen. Los microtúbulos polares se alargan aún más y se vuelve a formar la envoltura nuclear. La cromatina condensada se expande y los nucléolos reaparecen; la mitosis ha llegado a su fin.

.-Citocinesis: La citocinesis habitualmente es la división del citoplasma, pero no siempre acompaña a la mitosis. Durante la citocinesis el citoplasma se divide mediante un proceso denominado segmentación, el cual es normalmente dirigido por el huso mitótico, que es una reorganización de los microtúbulos del citoesqueleto y es quien determina dónde y cuándo ocurre.

Duración del ciclo celular:

La duración del ciclo celular presenta variaciones de un tipo de célula a otra y entre las especies. Existen tres tipos o clases de células básicamente en el organismo: la primera clase con alta especialización estructural como las células nerviosas, las células musculares y los eritrocitos que maduran y pierden su capacidad de división. La segunda clase, que normalmente no se divide, pero que puede iniciar un ciclo de división celular como respuesta a un estímulo apropiado; ejemplo de ellas, los hepatocitos y linfocitos. La tercera clase de células, con un alto nivel de división celular, tales como las células epiteliales, entre otras.

En un organismo multicelular es de importancia crítica que los diferentes tipos celulares se dividan a velocidad suficiente como para producir todas las células que sean necesarias para el crecimiento y reemplazo únicamente de la cantidad de células que son eliminadas por el organismo, ya sea por muerte celular programada o por deterioro. Si en este proceso se crea un desbalance, por ejemplo un aumento exagerado en la división de una célula en particular cuando no es necesario, se ocasiona una interrupción en el funcionamiento normal del órgano y finalmente del organismo. Este es el curso de los acontecimientos en algunos casos de cáncer.

Conclusión:

El ciclo celular es un proceso altamente complejo que le permite en lo posible a la célula mantener el equilibrio del organismo, previniendo errores que pueden llevar a problemas en la salud. Existen diversos mecanismos de control encargados de proteger a la célula de posibles alteraciones, entre estos los puntos de control que son muy eficientes como reguladores y se encuentran ubicados en el paso entre una etapa y otra del ciclo. Infortunadamente no son infalibles, por lo que se debe tener en cuenta que se pueden ver afectados por una gran cantidad de facto- res físicos y/o químicos que en determinadas situaciones pueden ocasionar o predisponer a diferentes lesiones en las estructuras celulares.

Cáncer:

El cáncer es un conjunto de enfermedades en las que el organismo produce un exceso de células malignas, las cuales tienen un índice de crecimiento y división más allá de los límites normales potencialmente, cualquier célula puede llegar a ser cancerosa.

Tumores Benignos y Malignos:

.-Tumor Benigno: las células permanecen en su sitio de origen y no se diseminan a otro tejidos. Se eliminan fácilmente por cirugía. Por ejemplo una verruga.

.-Tumor Maligno: es capaz de invadir otros tejidos. Su tratamiento es muy complicado.

Clasificación del Cáncer dependiendo del tipo de Célula:

.- Carcinoma: células epiteliales.

.- Sarcoma: células de tejido conectivo.

.- Leucemia y linfoma: el primero es en células de la sangre y el segundo en células del sistema inmune.

Fases del desarrollo del Cáncer:

Iniciación: mutación en una o varias células, ciclo celular alterado.

Progresión: mutaciones adicionales que brindan ventaja selectiva a la célula, selección clonal.

Factores que promueven el desarrollo del Cáncer:

Ambientales:

.-Químicos: esteres de forbol, asbestos, hormonas esteroideas.

.-Físicos: rayos UV, X o gamma.

.-Biológicos: virus y bacterias.

Genéticos:

.-Mutaciones: en protooncogenes y genes supresores de tumores.

Para que una célula se transforme (se haga cancerosa) es necesaria la combinación de dos o más de estos factores.

Características de las Células Cancerosas:

.-No sufren inhibición por contacto.

.-Producen sus propios factores de crecimiento: estimulación de crecimiento autócrina.

.-Producen menos moléculas de adhesión en su superficie (esto promueve la metástasis).

.-Secretan proteasas que rompen la matriz extracelular de tejidos adyacentes y les permiten colonizarlos.

.-Secretan factores de crecimiento que promueven la generación de vasos sanguíneos a su alrededor (angiogénesis).

.-Por lo general fallan en diferenciarse.

.-No presenta apoptosis.

Factores Genéticos:

Alteraciones en genes supresores de tumor o en protooncogenes.

Mutaciones más frecuentes:

.-Puntuales.

.-Amplificación de segmentos de DNA.

.-Translocaciones cromosómicas.

Protoocongenes:

En general, estimulan el crecimiento y división celular. En el cáncer, sufren mutaciones de ganancia de función. A un protooncogen mutado se le llama oncogén.

Protoocongenes: Ciclina D1

De manera normal, promueve la entrada a la fase S. Relacionado con cáncer de vejiga, de mama, de pulmón y de esófago. Las mutaciones más frecuentes son de translocación o amplificación.

Genes supresores de Tumores:

En general, regulan los puntos de control del ciclo celular o inician el proceso de apoptosis. También detienen el crecimiento en respuesta a daño a DNA o a señales extracelulares o participan en la reparación de DNA dañado. En cáncer, sufren mutaciones de pérdida de función.

Diagnóstico:

Para el diagnóstico de cáncer el primer paso es una historia clínica realizada por el médico, para determinar si existe un síntoma sospechoso en el paciente. Los síntomas pueden ser muy variados dependiendo del órgano afectado. El segundo paso consiste generalmente en realizar una prueba complementaria, para confirmar la sospecha puede consistir en radiografía del pulmón, de mama (mamografía), endoscopia u otros estudios. También se realizan estudios especiales moleculares o genéticos.

Tratamiento:

El tratamiento del cáncer se fundamenta en tres pilares: cirugía, quimioterapia y radioterapia. Otras posibilidades de tratamiento incluyen la hormonoterapia, inmunoterapia, cuidados paliativos y el trasplante de medula. El tratamiento puede ser multidisciplinar por exigir la cooperación entre distintos profesionales: médico de familia, cirujano, oncólogo, dermatólogo, neumólogo.

Los estudios de estas células derivadas del embrión de ratón (mESCs) como modelo de estudio, han demostrado ciertas particularidades en lo que respecta a su proliferación celular, característica llamada en su caso autorrenovación.

A diferencia de lo que ocurre en células somáticas, las mESCs muestran una fase G1 no controlada por el complejo ciclina D/CDK ni la proteína Rb. De hecho estas células solo expresan bajos niveles de ciclinas D1 y D3, pero no expresan el tipo D2 (entre las cuales no hay diferencias funcionales). La proteína Rb por su parte está inactiva (hiperfosforilada) en esta parte del ciclo.

Bibliografía

1.- Biología celular y Molecular De Robertis – Ponzio

Buenos Aires: El Ateneo – 15ª.edicion.

Febrero de 2005

2.- El ciclo celular (2007, 13 de septiembre). Archivo pdf.

3.- Ciclo celular y Cáncer (2009, 20 de Octubre). Archivo pdf.

4.- El ciclo celular

03/06/2014

Es.m.wikipedia.org/wiki/Ciclo_celular

Wikipedia

5.- Cáncer

02/06/2014

Es.m.wikipedia.org/wiki/Cáncer

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