Apoptosis

APOPTOSIS (MUERTE CELULAR PROGRAMADA)

En todo organismo multicelular adulto debe existir un equilibrio entre la generación o proliferación y la desaparición o muerte de las células que lo componen, con el fin de mantener un tamaño constante.

La alteración de este equilibrio conduce a situaciones patológicas como elcáncer, cuando la proliferación se encuentra aumentada, o las enfermedades degenerativas, cuando los procesos de muerte celular están incrementados.

La apoptosis, o muerte celular programada, es un proceso celular genéticamente controlado por el que las células inducen su propia muerte en respuesta a determinados estímulos. De ahí que frecuentemente se describa el proceso apoptótico como "suicidio celular" a la hora de definirlo conceptualmente. La metaforización "suicidio celular" es doblemente significativa si consideramos que la muerte celular programada es un proceso irreversible, al menos durante sus etapas iniciales. Conceptualmente la apoptosis puede ser considerada opuesta a la muerte celular por necrosis, en la que las células son sujetos pasivos irremediablemente abocados a morir. En este sentido, lo distintivo de la apoptosis radica en el control que ejercen las células sobre su propio destino, cuando deciden seguir el camino apoptótico. En condiciones normales la apoptosis constituye un mecanismo fundamental para el mantenimiento de la homeostasis del organismo.

Pongamos un ejemplo: como respuesta frente a la agresión que supone la entrada de un microorganismo, las células encargadas de la defensa del organismo, las células del sistema inmune, son activadas. Dicha activación supondrá, entre otras cosas, la proliferación de aquellas células del sistema inmune capaces de parar de forma específica dicha agresión. Como resultado, buena parte de estas células, que en su momento eran necesarias, dejan entonces de serlo, iniciando muchas de ellas el proceso de muerte celular programada, en este caso inducido por la ausencia del estímulo agresor. En otras palabras, cuando una infección es controlada, gran parte de las células del sistema inmune que contribuyeron a atajar dicha infección, dejan de ser necesarias, siendo eliminado el excedente celular generado por apoptosis. Durante el desarrollo embrionario, los patrones morfofuncionales denitivos de los órganos son modelados gracias a la muerte por apoptosis de un buen número de células que inicialmente contribuyeron a la formación de las mismas. Se estima que aproximadamente la mitad de las neuronas que inicialmente contribuyen a la formación del sistema nervioso mueren por apoptosis durante el desarrollo. También en diversas situaciones patológicas la apoptosis desempeña una importante función. Así, en el cáncer y en las infecciones víricas la apoptosis constituye un mecanismo de defensa por el que se eliminan células neoplásicas y se pretende evitar la propagación de virus. De otro lado, la apoptosis supone la última causa responsable de ciertas enfermedades autoinmunes, enfermedades neurodegenerativas y enfermedades propias del envejecimiento.

Organelos involucrados en la apoptosis

Característica específica de la apoptosis es la preservación, al menos en la fase inicial de la apoptosis, de la integridad estructural y de la mayoría de las funciones de la membrana plasmática. La célula tiene varios componentes que deben estar en buen estado para su buen funcionamiento. Los componentes de la célula que en forma selectiva se pueden convertir en blancos son la membrana plasmática, el citoesqueleto los lisosomas y el retículo endoplasmático. El daño al citoesqueleto a su vez, causará daño a la membrana plasmática. Los lisosomas contienen enzimas digestivas y su destrucción causará que estas enzimas se liberen produciendo lesiones graves en el citoplasma.

La célula necesita tener los siguientes caminos metabólicos en buen estado:

la producción de ATP mitocondrial, el metabolismo de calcio, la síntesis de proteínas, la regulación del ADN, la glicólisis y el ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs. Estos dos últimos proporcionan los precursores para síntesis de aminoácidos y los equivalentes reducidos cuya oxidación genera la mayoría de los ATP.

Los daños a la membrana plasmática, a la producción de ATP mitocondrial y al control de los niveles de calcio intracelular son rutas comunes para la destrucción al de la célula.

Membrana plasmática

Es utilizada por la célula para mantener los gradientes iónicos que a su vez regulan el volumen celular. Si se daña la membrana entran iones Na y Ca y salen iones K (responsables de los fenómenos de polarización y despolarización de la membrana y, en denitiva, de la transmisión eléctrica del impulso nervioso). El agua y los cloruros se redistribuyen de acuerdo al gradiente electroquímico y hay incremento neto intracelular del agua. El aumento de agua intracelular es visible al microscopio por el aumento de tamaño de la célula que se hincha.

Si ésto no se corrige la célula se puede romper. Hay varios mecanismos que pueden inducir estos cambios, algunos ejemplos son el trauma físico, uidización de la membrana, peroxidación de lípidos (tetracloruro de carbono), daño al citoesqueleto, bloqueo de canales y ataque viral. Independiente de la agresión tóxica, la membrana plasmática es uno de los componentes que primero responde al daño y la pérdida de integridad es el puntonal del daño. En la mayoría de las células las mitocondrias son responsables de la síntesis de ATP vía la respiración aeróbica. El ATP es la fuente de energía más importante de la célula, se utiliza en las reacciones biosintéticas, y es necesario para la activación de compuestos endógenos por fosforilación o adenilación, para incorporarse en cofactores, para la funcionabilidad del citoesqueleto y para operar las bombas iónicas de la membrana celular. La producción de ATP por las mitocondrias requiere oxígeno para funcionar, así que una de las rutas para dañar el proceso es la hipoxia (baja concentración de oxígeno). El principal agente que priva a la célula de oxígeno es el monóxido de carbono el cual se liga a la hemoglobina inhibiendo la unión de ésta con el oxígeno. La anemia (baja concentración de hemoglobina en la sangre) y la isquemia (bajo flujo arterial o del drenaje venoso), reducen la capacidad de transporte de oxígeno y pueden contribuir a la deciencia de este compuesto a nivel celular.

La producción de ATP también se puede impedir por: agentes que interrumpen la cadena de transportes de electrones a través de inhibidores de enzimas como la rotenona (inhibe la NADH-coenzima Q reductasa) y el cianuro (inhibe la citocromo

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