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Contenido principal

Introducción a la señalización celular

Aprende cómo se comunican las células entre sí al utilizar distintos tipos de señales de corto y largo alcance en nuestros cuerpos.

Introducción

¿Crees que tus células son solo bloques de construcción, estáticos y sin consciencia como los ladrillos de una pared? Si es así, ¡piénsalo de nuevo! Las células pueden detectar lo que pasa a su alrededor y responder en tiempo real a las señales que provienen del medio ambiente y de sus vecinas. En este preciso momento, tus células envían y reciben millones de mensajes en forma de moléculas señalizadoras.
En este artículo, estudiaremos los principios básicos de la comunicación entre células. Primero veremos cómo funciona la señalización intercelular, luego consideraremos las diferentes formas de señalización de corta y larga distancia que ocurren en nuestros cuerpos.

Resumen de la señalización celular

Las células generalmente se comunican entre sí mediante señales químicas. Estas señales químicas, que son proteínas u otras moléculas producidas por una célula emisora, con frecuencia son secretadas por la célula y liberadas en el espacio extracelular. Ahí pueden flotar, hacia las células vecinas, como mensajes en una botella.
No todas las células pueden "oír" un mensaje químico específico. Para detectar una señal (esto es, para ser una célula diana), la célula debe tener el receptor adecuado para esa señal. Cuando una molécula señalizadora se une a su receptor, altera la forma o actividad del receptor, lo que desencadena un cambio dentro de la célula. Debido a que funcionan uniéndose a receptores específicos, estas moléculas señalizadoras se conocen como ligandos, un término general para las moléculas que se unen de manera específica a otras moléculas.
El mensaje que lleva el ligando con frecuencia pasa a través de una cadena de mensajeros químicos dentro de la célula y conduce finalmente a un cambio en la misma, como una modificación en la actividad de un gen o incluso la inducción de todo un proceso como la división celular. Así, la señal intercelular (entre células) se convierte en una señal intracelular (dentro de la célula) que dispara una respuesta.
Puedes aprender más acerca de cómo funcionan estos procesos en los artículos sobre ligandos y receptores, transmisión de señales, y respuesta celular.

Formas de señalización

La señalización intercelular implica la transmisión de una señal de una célula emisora a una receptora. Sin embargo, no todas células emisoras y receptoras son vecinas cercanas ni todos los pares de células que intercambian señales lo hacen del mismo modo.
Existen cuatro categorías básicas de señalización química en los organismos multicelulares: señalización paracrina, autocrina, endocrina y por contacto directo. La principal diferencia entre las distintas categorías es la distancia que viaja la señal a través del organismo para alcanzar a su célula diana.

Señalización paracrina

Con frecuencia, las células que están cerca unas de otras se comunican mediante la liberación de mensajeros químicos (ligandos que pueden difundirse a través del espacio entre las células). Este tipo de señalización, en el que las células se comunican a corta distancia se conoce como señalización paracrina.
La señalización paracrina le permite a las células coordinar sus actividades de manera local con sus vecinas. Aunque se usan en muchos contextos y tejidos, las señales paracrinas son especialmente importantes durante el desarrollo, cuando permiten que un un grupo de células le diga a un conjunto vecino qué identidad celular debe adoptar.

Señalización sináptica

Un ejemplo único de señalización parácrina es la señalización sináptica, mediante la cual las células nerviosas transmiten señales. Este proceso se llama así debido a la sinapsis, la unión entre dos neuronas donde ocurre la transmisión de señales.
Cuando la neurona emisora dispara, un impulso eléctrico se mueve rápidamente a través de la célula, a lo largo de una extensión similar a una fibra llamada axón. Cuando el impulso llega a la sinapsis, provoca la liberación de ligandos conocidos como neurotransmisores, los cuales cruzan con rapidez la pequeña brecha que hay entre las neuronas. Cuando los neurotransmisores llegan a la célula receptora, se unen a receptores y producen una cambio químico dentro de ella (con frecuencia, la apertura de los canales iónicos y el cambio en el potencial eléctrico a lo largo de la membrana).
Imagen modificada de "Moléculas señalizadoras y receptores celulares: Figura 2", de OpenStax College, Biología (CC BY 3.0)
Los neurotransmisores liberados en la sinapsis química son degradados rápidamente o reabsorbidos por la célula emisora, lo que "reinicia" el sistema de forma que la sinapsis esté preparada para responder con rapidez a la siguiente señal.
Imagen modificada de "Señales moleculares y receptores celulares: Figura 1", de OpenStax College, Biología (CC BY 3.0)

Señalización autocrina

En la señalización autocrina una célula se manda señales a sí misma, al liberar un ligando que se une a un receptor en su propia superficie (o, según del tipo de señal, a receptores dentro de la célula). Esto puede parecer algo extraño para una célula, pero la señalización autocrina juega un papel importante en muchos procesos.
Por ejemplo, la señalización autocrina es importante durante el desarrollo, ya que ayuda a que las células tomen y refuercen su identidad correcta. Desde un punto de vista médico, la señalización autocrina es importante en el cáncer y se piensa que tiene una función esencial en la metástasis (la diseminación del cáncer desde su sitio de origen hacia otras partes del cuerpo)6. En muchos casos, una señal puede tener tanto efectos autocrinos como paracrinos, al unirse a la propia célula emisora y a otras células semejantes en el área.

Señalización endocrina

Cuando las células necesitan transmitir señales a través de largas distancias, a menudo usan el sistema circulatorio como red de distribución para los mensajes que envían. En la señalización endocrina a larga distancia, las señales son producidas por células especializadas y liberadas en el torrente sanguíneo, que las lleva hasta sus células diana en partes distantes del cuerpo. Las señales que se producen en una parte del cuerpo y viajan por medio de la circulación hasta alcanzar objetivos lejanos se llaman hormonas.
En los humanos, las glándulas endocrinas que liberan hormonas incluyen a la tiroides, el hipotálamo y la pituitaria, así como las gónadas (testículos y ovarios) y el páncreas. Cada glándula endocrina libera uno o más tipos de hormonas, muchos de los cuales son reguladores maestros del desarrollo y la fisiología.
Por ejemplo, la glándula pituitaria libera hormona del crecimiento (GH), la cual promueve el crecimiento, especialmente del esqueleto y el cartílago. Como la mayoría de las hormonas, la GH afecta muchos tipos diferentes de células en el cuerpo. Sin embargo, las células del cartílago proporcionan un ejemplo de cómo funciona la GH: se une a receptores en la superficie de estas células y las impulsa a dividirse7.
Imagen modificada de "Moléculas señalizadoras y receptores celulares: Figura 2", de OpenStax College, Biología (CC BY 3.0)

Señalización por contacto directo entre células

Las uniones en hendidura en animales y los plasmodesmos en plantas son canales pequeños que interconectan células vecinas de manera directa. Estos canales llenos de agua permiten que las pequeñas moléculas señalizadoras, llamadas mediadores intracelulares se difundan entre dos células. Las moléculas pequeñas, como los iones, pueden moverse entre las células, pero las moléculas grandes, como las proteínas y el ADN, no caben por los canales sin ayuda especial.
La transferencia de moléculas señalizadoras comunica el estado actual de una célula a sus vecinas. Esto permite que un grupo de células coordine su respuesta a una señal que solo fue recibida por una de ellas. En las plantas, hay plasmodesmos entre casi todas las células, lo que convierte a la planta en una red gigantesca.
Imagen modificada de "Señales moleculares y receptores celulares: Figura 1", de OpenStax College, Biología (CC BY 3.0)
En otra forma de señalización directa, dos células se pueden unir entre ellas porque tienen proteínas complementarias en sus superficies. Cuando las células se unen, la interacción cambia la forma de una o de ambas proteínas, lo que transmite una señal. Este tipo de señalización es especialmente importante en el sistema inmunitario, en el que las células inmunitarias usan marcadores de superficie celular para reconocer a las células "propias" (las células que pertenecen al cuerpo) y a las infectadas por patógenos9.
_Imagen modificada de "Respuesta inmunitaria adaptativa: Figura 7", de OpenStax College, Biología (CC BY 3.0)._

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