Lisis celular: concepto, proceso, causas y tipos
¿Qué es la lisis celular?
La lisis celular es el proceso por el cual una célula se desintegra o es destruida a través de la ruptura de su membrana plasmática y/o pared celular. La palabra “lisis” proviene del griego λύσις (se lee “Lúsis”) que significa “aflojamiento”, “debilitación”, “interrupción” o “disminución” (del inglés loosening).
El resultado de la lisis de una o más células se conoce como el “lisado”, término muy utilizado en la biología experimental para referirse a la mezcla de la membrana plasmática “rota” y a todos los componentes citosólicos que son liberados tras dicha ruptura.
La lisis celular es un proceso normal que puede darse en diferentes contextos y ha sido muy estudiada en relación a las invasiones bacterianas y al “ataque” enzimático por parte de proteínas como la lisozima, por ejemplo.
Experimentalmente es uno de los primeros pasos que se realizan para el estudio de cualquier elemento intracelular o membranal, para lo cual existen numerosas técnicas diferentes, cuyo fundamento varía de acuerdo con el propósito del estudio.
Proceso de lisis celular
El proceso de lisis depende principalmente del tipo de célula que se considere. Para las células vegetales, fúngicas y bacterianas, por ejemplo, este comienza con la desintegración de la pared celular.
Para las células animales y/o los protoplastos de las células vegetales o bacterianas (célula sin pared celular, únicamente membrana plasmática y citosol), el proceso lítico se da generalmente cuando la integridad de la membrana plasmática se ve afectada, con lo que se liberan los contenidos celulares hacia el medio extracelular.
La ruptura de la membrana celular puede ser causada por enzimas, detergentes, toxinas, por ondas de ultrasonido de alta frecuencia o por procesos mecánicos o físicos, entre otros.
Causas
La lisis celular puede ocurrir en respuesta a diferentes condiciones medioambientales, así como a factores endógenos o señales específicas.
En muchas bacterias, por ejemplo, la lisis celular puede darse tras la infección con algunas especies de virus conocidos como “fagos” o “bacteriófagos”, en cuyo ciclo de vida pueden valerse de la maquinaria de replicación bacteriana para multiplicarse y producir las enzimas líticas que propician la “destrucción” de la célula.
Otras células pueden sufrir lisis debido a la presencia de toxinas secretadas por algún patógeno y, en un tejido animal o vegetal, por ejemplo, algunas células pueden lisarse gracias a diversos procesos de señalización que terminan con la liberación del contenido celular hacia los alrededores (necrosis).
Tipos de lisis
En la literatura se hace referencia a distintos tipos de lisis. Algunos autores los clasifican de acuerdo con el “estímulo” o con el factor que los desencadena, mientras que otros los clasifican respecto al tipo de célula que se lisa.
Según el mecanismo que opere para conseguir la desintegración de una célula, se han definido la lisis osmótica, la lisis química, la lisis mecánica y la lisis enzimática. No obstante, estos tipos han sido definidos especialmente desde el punto de vista experimental, de modo que su descripción obedece a diferentes técnicas, más que a procesos que ocurren naturalmente.
Con relación al tipo de célula que se lisa, en cambio, muchos autores han acuñado términos como “oncólisis”, “plasmólisis”, “citólisis”, “hemólisis”, etc.
La oncólisis se refiere a la lisis de células tumorales o cancerosas, bien sea por métodos químicos o físicos (tratamientos médicos) o por la infección con alguna cepa de virus que pueda romper las células. La plasmólisis, por otra parte, se refiere a un fenómeno que tiene lugar en las células vegetales cuando estas son sometidas a soluciones hipertónicas, con lo cual el agua en su interior abandona la célula.
Finalmente, la hemólisis es el proceso por el cual las células o glóbulos rojos se lisan, bien sea por causa de enzimas específicas (hemolisinas), por la presencia de toxinas producidas por patógenos o por ejercicio físico de gran intensidad, entre otras.
Lisis osmótica
La lisis osmótica o “citólisis” es la rotura de la membrana plasmática debida a un flujo exagerado de agua desde el medio extracelular hasta el citosol.
Este tipo de lisis es bastante común en las células animales. El motivo es que carecen de una pared celular como las de las células vegetales, las de los hongos o las de las bacterias, que les ayude a controlar el volumen celular tras el ingreso de líquido por diferencias osmóticas entre el citosol y el medio circundante.
Cuando una célula animal se enfrenta a una solución hipotónica (bien sea por fluctuaciones ambientales o en condiciones experimentales), estas se hinchan, lo que puede terminar con su lisis. Una solución hipotónica es aquella que posee, respecto al interior celular, una concentración de solutos menor, por lo que el agua tiende a “ingresar” hacia la célula, buscando su equilibrio hídrico.
En la biología experimental la lisis o el “choque” osmótico es empleado regularmente para romper células con el propósito de analizar sus componentes internos, especialmente proteínas citosólicas, ácidos nucleicos, etc.
Lisis química
La lisis química es aquella por la cual la membrana celular es rota o desintegrada por acción de alguna sustancia química específica. Puede ocurrir en un medio natural, si se consideran las células de un tejido o algún organismo unicelular que es expuesto accidentalmente a algún compuesto químico capaz de afectar la integridad de la membrana plasmática.
También es típicamente utilizada en el contexto experimental, donde se emplean detergentes con distintas propiedades para afectar la estructura fundamental de la membrana, ocasionando la lisis. Se aplica directa o indirectamente, dependiendo del tipo de célula de que se trate y con qué propósito se somete a dicho proceso.
Lisis mecánica o por métodos físicos
La membrana plasmática de una célula puede romperse experimentalmente con métodos mecánicos o físicos. Este tipo de lisis también puede ocurrir, bajo ciertas condiciones, en los ambientes naturales, pero experimentalmente se consigue mediante el empleo de:
– Homogenizadores de cuchillas para el procesamiento de tejidos o de cultivos celulares
– Sonicadores, que rompen las células por medio de ondas de ultrasonido de alta frecuencia
– Prensas, que provocan la lisis celular gracias a un aumento progresivo de la presión a la que es sometido un tejido o un conjunto de células
– Materiales abrasivos que causan fricción, entre otras
Lisis enzimática
La lisis enzimática es un “método” biológico de lisis que puede ser artificial o natural. En el contexto natural, esta puede ocurrir por diferentes factores, pero ha sido especialmente reseñada respecto a algunas proteínas con actividad enzimática secretadas por bacterias, hongos y otros organismos o células de los mismos para combatir infecciones, por ejemplo.
En este sentido, la lisozima ha sido una de las enzimas más estudiadas. Esta se encuentra en algunos tejidos vegetales, en la clara de los huevos y también en el hígado, el cartílago, la saliva, las mucosidades, las lágrimas y muchas células del linaje hematopoyético de los humanos y de otros animales.
La capacidad lítica de esta enzima radica en su actividad hidrolítica sobre los enlaces glucosídicos del peptidoglucano, que es uno de los polisacáridos más abundantes en la pared celular de las bacterias.
Otras enzimas comunes en la naturaleza y en la industria o en el ámbito experimental son las mananasas, las quitinasas, las ananasas, las glucanasas y otras similares, que funcionan en la desintegración de la pared celular de hongos y levaduras, por nombrar algunos.
La lisis ocasionada por enzimas virales también es un tipo de lisis enzimática, pues los bacteriófagos que infectan bacterias producen unas “lisinas” que rompen la membrana y la pared celular bacteriana.
Experimentalmente, algunos autores consideran que las proteasas internas y otras enzimas hidrolíticas propias del citosol pueden ser utilizadas para la lisis enzimática de otras células, lo que también ocurre cuando, en un tejido, un conjunto de células muere por necrosis y libera su contenido interno al medio que las rodea, provocando la lisis de las células adyacentes.