Patologia Humana, Adaptaciones Celulares

TEMA 2: ADAPTACION CELULAR.

La función celular normal requiere un equilibrio entre las demandas fisiológicas y las restricciones de la estructura celular y de la capacidad metabólica; el resultado es un estado de equilibrio u homeostasis. Las células pueden alterar su estado funcional en respuesta a un estrés ligero para mantener el estado de equilibrio. Se produce adaptación cuando los factores estresantes fisiológicos o patológicos inducen un nuevo estado que cambia las células preservando su viabilidad ante la oposición de los estímulos exógenos.

La adaptación celular se cumple mediante alteraciones del tamaño, el número y el tipo. Estas modificaciones, solas o combinadas, pueden conducir a la atrofia la hipertrofia, la hiperplasia, la metaplasia o la displasia. Las respuestas celulares adaptativas también comprenden las acumulaciones intracelulares y el almacenamiento en cantidades anormales.

La adaptación celular es mediada por numerosos mecanismos moleculares, incluso por factores producidos por las mismas células o por otras células. Estos mecanismos dependen en gran medida por la transmisión de señales por mensajero químicos que ejercen sus efectos a través de alteraciones de la función de los genes. En general los genes expresados en las células pertenecen a dos categorías: genes constitutivos, necesarios para la función normal de la célula, y genes que determinan las características que diferencian a un tipo celular dado. En muchas respuestas adaptativas la expresión de los genes de diferenciación esta alterada y permanece indemne la de los genes constitutivos. Este fenómeno permite que en una célula pueda modificarse su tamaño o su forma sin que se comprometa su función normal.

Otros mecanismos implican la estimulación o inhibición de receptores celulares específicos implicados en el metabolismo de ciertos componentes. Otros mecanismos moleculares se asocian a la inducción de síntesis de nuevas proteínas por las células efectoras, como ocurre en la respuesta de golpe de calor o en la respuesta crónica frente a la hipoxia.

Una vez eliminado el factor que indujo la adaptación, también desaparece el efecto sobre a expresión de los genes de diferenciación y la célula recupera la función especializada previa. La caracterización de la respuesta celular adaptativa como normal o anormal depende de si fue mediada por un estimulo apropiado. Las respuestas celulares adaptativas normales son consecuencia de la necesidad y de estímulos adecuados. Una ves que desaparece el estado de necesidad, la respuesta adaptativa cesa.

I. Hipertrofia.

El termino hipertrofia designa un aumento del tamaño celular y el incremento de la masa tisular funcionante. Así pues, el órgano hipertrofiado no posee células nuevas, sino células más grandes. El mayor tamaño de las células no se debe a una tumefacción o hinchazón celular, sino a la síntesis de más componentes estructurales.

La hipertrofia es el resultado de un aumento de la carga de trabajo impuesta a un órgano o una parte corporal, y se observa con frecuencia en los tejidos cardiaco y muscular esquelético, los cuales no pueden adaptarse a un aumento en la carga de trabajo a través de la división celular mitótica y la formación de un numero mayor de células. La hipertrofia puede ser, además, producto de una mayor estimulación hormonal especifica. La hipertrofia implica el incremento de los componentes funcionales de la célula que le permite alcanzar un equilibrio entre la demanda y la respuesta funcional.

La señal precisa para la hipertrofia no se conoce con precisión, pero es posible que se relacione con la depleción de ATP, fuerzas mecánicas como el estiramiento de las fibras musculares, la activación de productos de degradación celular o factores hormonales. Independientemente del mecanismo desencadenante, con el tiempo se alcanza un limite a partir del cual el aumento del tamaño de la masa tisular ya no logra compensa el aumento de la carga de trabajo. Es posible que los factores limitantes de la hipertrofia se relacionen con restricciones del flujo sanguíneo. Por ejemplo, en pacientes con hipertensión el aumento de la carga de trabajo necesaria para bombear sangre contra una presión arterial elevada conduce a la hipertrofia de la masa muscular del ventrículo izquierdo y al incremento del flujo sanguíneo coronario requerido pata la irrigación del ventrículo.

La Hipertrofia puede se resultado de condiciones fisiológicas normales o de procesos patológicos y esta provocada por una mayor demanda funcional o por una estimulación hormonal específica:

La Hipertrofia Fisiológica consiste en el aumento transitorio del tamaño de un órgano o de una parte debido a funciones fisiológicas normales.

• El aumento de la masa muscular asociado con el ejercicio representa un ejemplo de hipertrofia fisiológica.

• El crecimiento fisiológico masivo del útero durante el embarazo es un buen ejemplo de hipertrofia acompañada de hiperplasia. La hipertrofia celular es estimulada por las hormonas estrogénicas a través de los receptores estrogénicos del musculo liso, los cuales permuten que las hormonas interactúen con el ADN nuclear, que finalmente conduce a un aumento de la síntesis de proteínas del musculo liso y del tamaño celular. De la misma forma la prolactina y los estrógenos causan hipertrofia de las mamas durante la lactancia. Estos son ejemplos de hipertrofia secundaria a estimulación hormonal.

La Hipertrofia Patológica es consecuencia de diversas enfermedades y puede se adaptativa o compensadora la cual consiste en el aumento del tamaño de un órgano o del tejido remanente después de la escisión quirúrgica o la inactivación de una parte de esos tejidos..

Un ejemplo de hipertrofia como respuesta adaptativa es el aumento del volumen muscular que se puede observar en dos contextos. Las células del musculo estriado, tanto el cardiaco como el esquelético, son las que gozan de mayor capacidad de hipertrofia, debido quizás a que no se pueden adaptar a un aumento de las demandas metabólicas mediante la división mitótica y la formación de más células que compartan el trabajo. El estimulo que condice con mayor frecuencia a la hipertrofia del musculo estriado parece ser principalmente el aumento de la cantidad de trabajo. En el corazón, el estimulo mas frecuente es la sobrecarga hemodinámica crónica, bien por hipertensión o por un defecto valvular; en el musculo esquelético es el trabajo intenso. Se sintetizan mas proteínas y filamentos, alcanzándose un equilibrio entere la demanda y la capacidad funcional de la célula.

En la hipertrofia no solo se altera el tamaño, sino también el fenotipo de cada miocito. En la sobrecarga de volumen sobre el miocardio, se vuelven a expresar los genes que normalmente solo lo hacen durante las fases iniciales del desarrollo. Por ejemplo, en el corazón embrionario el gen que codifica el factor auricular natriurético (ANF) se expresa tanto en la aurícula como en el ventrículo. Tras el nacimiento, la expresión ventricular del gen queda selectivamente suprimida. Sin embargo, la hipertrofia cardiaca se acompaña de una nueva inducción en la expresión del gen ANF.

En cuanto a los desencadenantes, en el corazón existen al menos dos grupos de señales; los desencadenantes mecánicos, como el estiramiento, y los desencadenante tróficos como los factores de crecimiento polipeptídicos y las sustancias vasoactivas (angiotensina II, agonistas α-adrenérgicos). Los modelos actuales sugieren que los factores de crecimiento o las sustancias vasoactivas producidos por las células cardiacas no musculares o por los propios miocitos en respuesta al estrés hemodinámico regulan de manera selectiva la expresión de los genes que conducen a la hipertrofia de los miocitos.

II. Hiperplasia:

La Hiperplasia representa un incremento en el número de células de un órgano o tejido, que se puede por tanto acompañar de un aumento del volumen, aunque la hiperplasia y la hipertrofia son dos procesos diferentes, es frecuente que aparezcan juntos y también es probable que puedan iniciarse a través de los mismos mecanismos. La hiperplasia se produce en tejidos capaces de división mitótica, como la epidermis, el epitelio intestinal y el tejido glandular. Sin embargo, en ciertos casos, incluso las células con capacidad de división, como las células del epitelio renal, sufren hipertrofia pero no hiperplasia. Los inhibidores del crecimiento, como el factor de transformación del crecimiento-β (TGF-β), pueden estar implicados e este fenómeno. En las células sin capacidad de división (muscular y nerviosa), solo se produce hipertrofia.

La hiperplasia es un proceso controlado que tiene lugar en respuesta a un estimulo apropiado y se interrumpe cuando este desaparece. Los estímulos que inducen a la hiperplasia pueden ser fisiológicos o patológicos.

La hiperplasia Fisiológica se puede clasificar en 1) hiperplasia hormonal, cuyo mejor ejemplo puede ser la proliferación del epitelio glandular de la mama femenina durante la pubertad y el embarazo, así como la hiperplasia fisiológica que se produce en el útero grávido, y 2) hiperplasia compensadora, por ejemplo, la que se produce cuando se extirpa quirúrgicamente una parte del hígado (hepatectomia parcial). La hiperplasia también constituye una respuesta importante del tejido conectivo en el proceso de curación de las heridas, durante el cual la proliferación de fibroblastos y vasos sanguíneos coopera a su reparación.

La hiperplasia fisiológica se produce por acción combinada de factores de crecimiento α, citosinas (TNF α e IL 6). Las células deben ser estimuladas por acción de mitógenos.

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