Muerte celular: tipos y sus características
La muerte celular es el proceso de destrucción de los componentes celulares que experimentan todos los organismos vivos en distintas etapas. En todos los organismos pluricelulares debe existir un equilibrio óptimo entre la muerte de la célula y la proliferación de las mismas.
La muerte celular se produce por dos mecanismos principales: por necrosis o muerte celular accidental, y por apoptosis o muerte celular programada. A cada mecanismo se le atribuye una morfología celular particular.
La apoptosis o muerte celular programada comprende una vía altamente regulada por componentes genéticos. A menudo, cuando el organismo experimenta circunstancias patológicas (enfermedades degenerativas, por ejemplo), el programa apoptósico puede ser implementado de manera incorrecta, resultando en una destrucción celular indebida.
La muerte celular programada es un componente importante de las vías de desarrollo y la homeostasis (control entre la muerte y la proliferación de las células) en general.
La necrosis o muerte celular accidental es el segundo tipo de muerte celular. Presenta diferencias radicales si la comparamos con la apoptosis. Este fenómeno ocurre cuando las células están expuestas a un ambiente desfavorable o extremo, que resulta en el daño de las estructuras celulares.
Índice del artículo
- 1 Muerte celular programada o apoptosis
- 2 Muerte celular accidental o necrosis
- 3 Comparación entre apoptosis y necrosis
- 4 Muerte citotóxica
- 5 Referencias
En 1972 se usó por primera vez el término apoptosis. Apareció en un artículo científico clásico escrito por los autores Kerr, Wyllie y Currie. Para Kerr et al., el término apoptosis describe una forma morfológica distintiva de muerte celular.
A pesar de que estos rasgos ya habían sido detallados múltiples veces, estos autores son los primeros en otorgarle un nombre al fenómeno.
Un organismo pluricelular está compuesto por múltiples células que deben establecer conexiones entre sí. La comunidad debe mantenerse organizada estrictamente, y esto lo logra estableciendo un control entre la proliferación de nuevas células y la eliminación de las células ya presentes.
De este modo, las células que por múltiples razones ya no son necesarias experimentan una especie de “suicidio” molecular llamado apoptosis.
La muerte celular programada es un fenómeno fisiológico normal. Involucra la eliminación controlada de ciertas células. Este mecanismo es crucial para mantener a los tejidos adultos funcionando de manera correcta. También juega un papel en el desarrollo del embrión.
Mantener el equilibrio de la proliferación
El principal objetivo de la muerte celular programada es mantener el equilibrio de la proliferación celular. Por ejemplo, en nuestro cuerpo son eliminados diariamente casi 5 x 1011 eritrocitos o células sanguíneas por medio de la muerte celular.
Proteger a las células
Además, permite establecer un mecanismo de protección ante las células que, de manera potencial, podrían afectar al organismo. En el caso de las células que han sido víctimas de una infección por un virus, suelen ser eliminadas por muerte celular programada. Así, el virus no podrá seguir extendiéndose en el interior del huésped.
La muerte celular programada no solo elimina células infectadas por patógenos externos, también es capaz de descartar células propias del organismo que presentan daños en el material genético. En este caso, las células que portan mutaciones dañinas para el organismo son eliminadas.
En el caso donde el desarrollo de estas células anormales pueda continuar y no actúen los mecanismos de muerte celular, pueden aparecer tumores y el desarrollo de distintos tipos de cáncer.
Coordinar el desarrollo del embrión
La muerte celular programada juega un papel crucial en el desarrollo de un embrión. Durante la formación del mismo, deben ser eliminadas diversas células que son innecesarias.
Por ejemplo, se encarga de eliminar los tejidos en las larvas en los organismos que sufren metamorfosis: larvas y anfibios. Además, algunas formas juveniles se caracterizan por presentar membranas entre los dedos, característica de la vida acuática.
Cuando el organismo pasa a adulto, estas membranas desaparecen, ya que las células que la componen experimentan un evento de muerte celular programada. De manera general, el proceso de apoptosis moldea las extremidades de humanos y ratones: estructuras en forma de pala terminar con dígitos bien formados.
Durante el desarrollo de los mamíferos, la muerte celular programada participa en la formación del sistema nervioso. Cuando el organismo se está desarrollando, se producen un número excesivo de células nerviosas, que son posteriormente eliminadas por muerte celular programada.
Las neuronas que logran sobrevivir (cerca del 50%) establecen conexiones correctas con las células diana. Cuando la conexión que se establece es la indicada, empieza la secreción de una serie de factores de crecimiento que permiten la supervivencia de la célula, ya que inhibe el programa de muerte celular.
Durante la muerte celular programada, la célula exhibe un fenotipo particular. La primera característica distinguible es la fragmentación del ADN cromosómico.
En este evento ocurre la rotura de los nucleosomas, estructuras formadas por el ADN y proteínas. Con la condensación de la cromatina, el núcleo se rompe en pequeños pedazos.
A medida que transcurre el proceso, la célula disminuye significativamente su tamaño. Al final, la célula se rompe en múltiples segmentos rodeados de membrana celular. A cada uno de estos trozos se le conoce como cuerpos apoptóticos.
Posteriormente, las células del sistema inmune llamadas macrófagos se encargan de reconocer y fagocitar estas estructuras moribundas.
Así, el “cadáver” de la célula que sufre apoptosis desaparece efectivamente del organismo al que pertenecía – contrario a lo que ocurre cuando la célula muere por una lesión. En este último escenario, las células se hinchan y finalmente se lisan, inflamando la zona en cuestión.
Durante la apoptosis ocurre daño en las mitocondrias, caracterizado por la liberación de una serie de moléculas que estimulan el mecanismo de muerte, como el citocromo c, las proteínas Smac/Diablo, entre otros.
La estricta regulación de la muerte celular programada ocurre gracias al funcionamiento orquestado de distintos genes.
Los primeros estudios relacionados con el mecanismo genético de apoptosis fueron llevados a cabo en el nematodo Caenorhabditis elegans. En este organismo, se identificaron 3 genes relacionados con la ejecución y la regulación de todo el proceso apoptósico.
En los mamíferos, se encontraron genes muy similares a los del nematodo. Por ello, han sido entes muy conservados a lo largo de la evolución.
Ced-3 es el ejemplo de una familia formada por más de una docena de proteasas (enzimas en hidrolizan a las proteínas), conocidas bajo el nombre de caspasas.
Durante el evento de la muerte programada, las caspasas hidrolizan a más de 100 proteínas que se encuentran en la célula en cuestión. Entre las proteínas blanco de las caspasas encontramos a los inhibidores de las ADNasas, causantes de la ruptura del ADN del núcleo celular.
Las caspasas también son las responsables de la rotura de la lámina nuclear, llevando a la fragmentación del núcleo y del citoesqueleto en general. Las consecuencias inmediatas de todos estos eventos de degradación es la fragmentación de la célula.
Existen una serie de estímulos que desencadenan los mecanismos apoptósicos. Estos estímulos pueden ser fisiológicos o bien patológicos. Curiosamente, no todas las células responden de la misma manera a los estímulos.
La irradiación y las drogas usadas para los tratamientos contra el cáncer (quimioterapia) resultan en apoptosis a partir de una vía denominada vía dependiente de p53.
Algunas hormonas, como los corticosteroides – hormonas del grupo de los esteroides y derivados –, pueden llevar a la vía apoptósica en algunas células. Sin embargo, la mayoría de las células no se ven afectada por su presencia.
La muerte celular accidental o necrosis ocurre cuando las células son expuestas a un medio desfavorable que causa lesiones graves en las estructuras celulares.
Estos factores que causan los traumatismos incluyen temperaturas muy altas o muy bajas, niveles anormales de oxígeno, exposición a toxinas, exposición a metabolitos reactivos del oxígeno, privación de nutrientes, niveles anormales de pH, entre otras.
Diferentes condiciones médicas implican necrosis, entre ellas enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Huntington, la enfermedad de Parkinson, la esclerosis lateral amiotrófica y la epilepsia.
A pesar de que el proceso necrótico está involucrado en diversas condiciones médicas, el mecanismo tras el evento no ha sido dilucidado por completo. Históricamente, la necrosis se ha considerado simplemente como reacciones caóticas que destruyen a la célula.
Sin embargo, las evidencias actuales obtenidas a partir de los organismos Caenorhabditis elegans y Drosophila han puesto en duda este “dogma”.
Diferentes tipos celulares que experimentan necrosis exhiben características celulares morfológicas muy puntuales en respuesta a la lesión, lo que sugiere que existe un programa de ejecución central de la necrosis.
La compresión completa y detallada del proceso necrótico podría traducirse en el desarrollo de nuevas metodologías para controlar las enfermedades que involucren muerte celular necrótica.
Al igual que en la apoptosis, la necrosis presenta rasgos morfológicos característicos. Además, estos son totalmente diferentes a los que observamos en una célula que muere por la vía apoptósica.
La muerte viene acompañada de una inflamación significativa en la célula, formación de vacuolas en el citoplasma, distención del retículo endoplásmico, formación de ampollas en el citoplasma, condensación de las mitocondrias, desagregación y desprendimiento de los ribosomas, rompimiento de las membranas, lisosomas inflamados y rotos, entre otros.
La necrosis es un proceso “pasivo”, ya que no requiere de la síntesis de proteínas adicionales, el requerimiento de energía que se necesita para que ocurra es mínimo y no tiene ningún mecanismo homeostático de regulación adicional.
Las lesiones causadas en una célula necrótica pueden ser mediadas por dos mecanismos principales: la interferencia del suministro de energía y el daño directo a la célula por los factores antes mencionados.
Control del proceso: comparativamente, la apoptosis es un proceso activo altamente controlado, mientras que la necrosis es un proceso tóxico donde la célula es una víctima pasiva de un modo de muerte independiente de energía. Como mencionamos, las evidencias actuales han puesto en duda la no regulación de la necrosis.
Localización de la muerte: normalmente, la apoptosis ocurre en una sola célula o en una pequeña agrupación celular, mientras que la necrosis se localiza en un continuo de células.
Estado de la membrana plasmática: en la apoptosis, la membrana de la célula permanece intacta y el citoplasma retiene cuerpos apoptósicos. En la necrosis, la membrana plasmática se rompe y el citoplasma es liberado.
Procesos inflamatorios: en la apoptosis no se observa ningún tipo de inflamación, mientras que la inflación es una de las características más llamativas de la necrosis. La pérdida de membrana y de la integridad celular envía señales quimiotácticas que reclutan agentes celulares relacionados con el proceso inflamatorio.
¿De qué depende si una célula muere por apoptosis o por necrosis? Una variedad de factores están implicados en esta decisión, incluyendo la naturaleza de la señal de muerte, el tipo de tejido en cuestión, el estado de desarrollo del organismo, entre otras.
Usando las técnicas de histología convencionales no es fácil discernir entre un tejido que muere por apoptosis o por necrosis. Los resultados morfológicos de la muerte producida por la vía necrótica y la vía apoptótica difieren en varios aspectos y se solapan en otros.
La evidencia indica que la apoptosis y la necrosis representan una expresión morfológica de una vía bioquímica compartida denominada el continuo apoptosis-necrosis. Por ejemplo, dos factores participan en la conversión de la vía de apoptosis en necrosis: disminución de la disponibilidad de caspasas y de ATP dentro de la célula.
En los organismos pluricelulares existen tipos específicos de células pertenecientes al sistema inmune – o las secreciones que estas producen – que son tóxicas para otras células.
Estas células se encargan de iniciar vías encargadas de la destrucción de las células blanco (que puede ser una célula infectada por un patógeno o una célula cancerosa). Sin embargo, los autores prefieren no incluir ninguna de las dos categorías mencionadas (necrosis o apoptosis), ya que no ocurre mediante un mecanismo específico.
Tomemos el caso específico de la muerte celular que se encuentra mediada por un tipo celular llamado linfocitos T CD8+ citotóxicos. En este ejemplo, la célula combina aspectos tanto de la muerte celular accidental como de la programada.
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