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Citología de la muerte celular: apoptosis y necrosis ¿Qué sucede en el interior de la célula cuando se lesiona? ¿Son daños irreversibles o la célula puede sobrevivir? ¿Puede la célula ser más fuerte y resistente después de sufrir un daño? Es importante diferenciar las situaciones posibles a nivel celular, porque de ello dependerá la evolución de cualquier proceso que implique daño celular. Cristina Fernández Citología Veterinaria www.citologiaveterinaria.com Imágenes cedidas por la autora
La fase final del ciclo de vida de las células es la muerte celular. Sin embargo, aunque existen distintos tipos de muerte celular fundamentalmente destacan dos: apoptosis y necrosis. Ambos son procesos muy diferentes en cuanto a su origen, mecanismos de desarrollo y consecuencias posteriores, tanto para la propia célula como para las células vecinas, como veremos a continuación.
Apoptosis La apoptosis es una muerte positiva, fisiológica y necesaria. Es, además, un proceso conservado evolutivamente en los seres vivos gracias al cual el organismo mantiene un equilibrio constante entre las células que nacen y las que mueren. Está regulado por factores inhibidores o antiapoptóticos, representados por diferentes proteínas que protegen a la célula de la muerte celular, y factores activadores o proteínas proapoptóticos que, si superan a los factores inhibidores, iniciarán un complejo proceso enzimático: la cascada de las caspasas y el proceso de la apoptosis.
por los macrófagos (figura 2). No obstante, durante todo este proceso siempre se conserva la integridad de la membrana plasmática, lo que impide que salga el contenido al espacio extracelular.
Factores que inducen la apoptosis
Radiación UV Toxinas Radicales libres
La presencia de diferentes estímulos induce la puesta en marcha del proceso de apoptosis (figura 3): la ausencia de factores tróficos o de crecimiento, el daño en el ADN (por radiación UV, mutaciones dañinas o agentes químicos), la liberación de radicales libres por daño intracelular excesivo o estrés metabólico, la entrada masiva de calcio y la activación del receptor de superficie de muerte celular (R-FAS) cuando la célula está infectada por determinados virus.
Activación vía intrínseca (alteración de la permeabilidad mitocondrial) Liberación de citocromo C
LT CD8+ Actuación ante infección vírica
Activación de vía extrínseca Unión de ligando FAS-Receptor FAS
Cascada de las caspasas
Endonucleasas
Ruptura del citoesqueleto
Fragmentación del ADN
Vías de la apoptosis La apoptosis presenta dos vías diferentes de activación: una vía intrínseca y una extrínseca. Tienen en común la activación de un conjunto de enzimas proteolíticas, o cascada de las caspasas, que serán las encargadas de regular todos los procesos que conllevan la muerte de la célula.
Cuerpos apoptóticos
Fagocitosis por macrófagos
Figura 3. Esquema de la apoptosis.
Vía intrínseca La vía intrínseca se produce en el interior de la célula. Cuando esta sufre un daño por señales intracelulares (estrés oxidativo por liberación de radicales libres,
El gen p-53, además de ser un gen supresor de tumores, también tiene un papel clave en la regulación del ciclo celular, diferenciación, desarrollo y senescencia celular. Es por ello que una alteración del mismo puede generar la aparición de neoplasias o fenómenos de autoinmunidad. De forma común, la apoptosis se denomina “muerte celular programada” y durante su proceso se desarrollan complejos mecanismos de forma ordenada en el interior del núcleo y en el citoplasma, que provocarán cambios irreversibles en la estructura del ADN: condensación de la cromatina, formación de cuerpos apoptóticos (figura 1), expulsión de la célula y posterior fagocitosis
Falta de factor de crecimiento Daño celular
toxinas, entrada importante de Ca2+, alteraciones en ADN por radiaciones, mutaciones, etc.) experimenta un proceso de chequeo o autoevaluación por p-53 (gen supresor de tumores que se activa cuando la célula sufre un proceso de estrés o daño en el ADN) donde se evalúa: •• Si la cantidad de energía o ATP disponible es suficiente: si el nivel de energía es
nulo o no es suficiente no se iniciarán los procesos de apoptosis, y el destino celular será la necrosis. •• Si posee ROS (especies reactivas de oxígeno), un marcador del daño que ha sufrido la célula, y que debe ser bajo. •• Si la mitocondria está intacta: en la célula la mitocondria es la máquina de producción de energía, por lo que su integridad es fundamental para la supervivencia y para el destino de la célula. La formación de poros en la membrana y la salida de contenido mitocondrial al citoplasma (fundamentalmente del citocromo C, que interviene en la cadena respiratoria) inicia el proceso de la apoptosis.
En caso de que se cumplan estos tres requisitos de autoevaluación por parte del gen p-53, la célula sobrevivirá, no sufrirá apoptosis y además secretará una serie de proteínas que favorecerán que sea mucho más resistente al daño (hormesis). Sin embargo, en aquellos casos en los que, aunque tenga suficiente ATP, exista un daño excesivo (elevada concentración de ROS) o la mitocondria sea permeable, pierda la integridad y no pueda seguir produciendo energía, el gen p-53 activará las caspasas de forma secuencial y la célula sufrirá apoptosis. Es decir, se sacrificará para evitar eliminar las sustancias tóxicas de su interior y causar daño a las células vecinas.
Los LCD8+ activados reconocen los antígenos extraños en la superficie de las células infectadas y, como resultado, expresan el L-FAS en su superficie, que se une al receptor de superficie de FAS (R-FAS) o receptor de muerte celular y lo activa. El gen p-53, además de ser un gen supresor de tumores, también tiene un papel clave en la regulación del ciclo celular, diferenciación, desarrollo y senescencia celular. Es por ello que una alteración del mismo puede generar la aparición de neoplasias o fenómenos de autoinmunidad, entre otras patologías.
Cuerpos apoptóticos
Figura 1. Cuerpos apoptóticos.
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Figura 2. Cuerpos apoptóticos.
Vía extrínseca La vía extrínseca de la apoptosis se inicia en el exterior celular y tiene un importante papel en el sistema inmunitario. En ella intervienen citocinas como el ligando de Fas (L-FAS) en la superficie de los LT CD8+, o el TNF (factor de necrosis tumoral). Para que se desarrolle esta vía se requiere la existencia de un estímulo externo, representado por un ligando de FAS (L-FAS) o