MUERTE CELULAR PROGRAMADA (APOPTOSIS)

 

Las células de un organismo multicelular son miembros de una comunidad altamente organizada. El número de células en esta comunidad está estrechamente regulada, y no simplemente mediante el control de la tasa de división celular, sino también mediante el control de la tasa de muerte celular.

Si ya no se necesitan las células, se suicidan activando un programa de muerte intracelular. Por lo tanto, este proceso se llama ¨muerte celular programada¨, aunque es más comúnmente llamado apoptosis (origen griego que significa «caerse»).

La cantidad de apoptosis que se produce en los tejidos animales adultos pueden ser sorprendentes. Por ejemplo, en el sistema nervioso de los vertebrados en desarrollo, la mitad o más de las células nerviosas mueren normalmente poco después de que se forman.

En un ser humano adulto sano, miles de millones de células mueren en la médula ósea y en el intestino cada hora. Parece un derroche que tantas células que mueren, sobre todo porque la gran mayoría están perfectamente sanas en el momento en que se suicidan.

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¿Con qué fines sirve esta muerte celular masiva?

En algunos casos, las respuestas son claras. Por ejemplo, las patas de ratón, son esculpidas por la muerte celular durante el desarrollo embrionario, los dígitos individuales se separan sólo cuando las células mueren entre ellas.

En otros casos, las células mueren cuando la estructura que forman ya no es necesaria. Por ejemplo, cuando un renacuajo se transforma en una rana, las células en la matriz de la cola, desaparecen, ya que no se necesita en la rana.

 

 

En muchos otros casos, la muerte celular ayuda a regular el número de células. Es así que en el sistema nervioso en desarrollo, la muerte celular ajusta el número de células nerviosas para que coincida con el número de células diana que requieren inervación. En todos estos casos, las células mueren por apoptosis.[1]

 

Mantenimiento de la homeostasis celular. Es crucial el manteniendo de un número determinado de células estableciendo un equilibrio entre división y muerte celular. En sistemas como la médula ósea o el aparato digestivo es especialmente importante que los procesos de apoptosis funcionen adecuadamente.

 

Defensa frente a patógenos. Células infectadas por virus o bacterias disparan procesos de apoptosis como defensa.
Defensa frente al desarrollo de tumores. Procesos de apoptosis también protegen frente al desarrollo de algunos tipos de tumores.

 

The sub images where extracted from a time-lapse microscopy video showing apoptosis of DU145 prostate cancer cells. To induce apoptosis the cells where treated with etoposide. The 61 hour time-lapse was created using the HoloMonitor M3 from
Los estímulos que inducen apoptosis pueden ser extra o intracelulares: Citoquinas como el TNF, radiaciones, falta de señales hormonales o de factores tróficos son algunos ejemplos de estímulos extracelulares que inducen apoptosis. Mitosis incompleta, aumento de las especies reactivas de oxígeno, aumento del calcio citoplasmático o daños irreparables del ADN mediados por la molécula p53 son ejemplos de estímulos intracelulares que disparan procesos de apoptosis.

La apoptosis comienza con la activación de unas proteínas llamadas caspasas, que producen una cascada proteolítica que culmina con la hidrólisis de proteínas estructurales y de enzimas reparadoras de ADN y con la activación de enzimas hidrolíticas como las endonucleasas. Los estímulos extracelulares activan la caspasa 8 mientras que los intracelulares activan proteínas pro-apoptóticas e inhiben proteínas anti-apoptóticas de la familia Bcl-2. En respuesta a estímulos intracelulares o como vía alternativa promovida por la caspasa 8 (que vehicula los estímulos extracelulares) se forma el apoptosoma. La mitocondria está involucrada en la apoptosis inducida por daño o stress. En un primer momento se libera citocromo c al citoplasma. Éste se une a la proteína Apaf-1 que activa a la caspasa 9.

La apoptosis es un proceso ordenado, con una serie de fases: disminución del volumen celular y pérdida de las características de adhesión, degradación de proteínas y fragmentación del ADN, condensación cromatínica, aparición de burbujas en superficie, fragmentación del núcleo, formación de los cuerpos apoptóticos (rodeados de membrana) y fagocitosis de estos cuerpos apoptóticos por macrófagos. En ningún caso se vierte el contenido celular al exterior. La apoptosis es un proceso muy finamente regulado. Si ocurre un exceso o un defecto de apoptosis, se producen diversas patologías como malformaciones, defectos en el desarrollo, enfermedades autoinmunes, enfermedades neurodegenerativas o aparición de tumores.(2)

 


(1) Bruce A., Alexander J., Julian L., Martin R., Keith R., & Peter W. (2002). Molecular Biology of the Cell. 4th edition.

(2) Medicina Molecular FIBAO. (2007). Apoptosis. pp; 60.