Muerte celular programada y en qué se diferencía de la necrosis (muerte celular debida a una lesión).

Puntos más importantes:

  • La apoptosis es una forma de muerte celular programada, o "suicidio celular". Es diferente de la necrosis, en la cual las células mueren debido a lesiones.
  • La apoptosis es un proceso ordenado donde el contenido celular se empaca en pequeños paquetes membranosos para que las células imnunitarias "recojan los desperdicios".
  • La apoptosis retira las células durante el desarrollo, elimina las células infectadas de virus y las potencialmente cancerosas, y mantiene el equilibrio en el organismo.

Video: Resumen de apoptosis

Introducción

Puedes pensar que es malo que mueran las células de tu cuerpo. En muchos casos, eso es verdad: no es bueno que mueran las células debido a lesión (por ejemplo, de una rozadura o un producto químico dañino). Sin embargo, también es importante que mueran algunas células de nuestros cuerpos, no aleatoriamente, sino de una manera cuidadosamente controlada.
Por ejemplo, ¿alguna vez te has preguntado cómo se formaron tus dedos? Resulta que a las células entre tus dedos en desarrollo se les indicó morir desde hace mucho tiempo, mientras tú seguías siendo un embrión. Si no hubiera sido así, tendrías dedos unidos por una membrana o quizás solo paletas de tejido sin dedos en lo absoluto.
Las células entre tus dedos embrionarios murieron en un proceso llamado apoptosis, una forma común de muerte celular programada. En la muerte celular programada, las células experimentan un “suicidio celular” cuando reciben ciertas señales. La apoptosis implica la muerte de una célula, pero beneficia al organismo en su totalidad (por ejemplo, deja que los dedos se desarrollen o elimina células cancerosas potenciales). En este artículo, examinaremos más de cerca a la apoptosis, veremos cuándo sucede y porqué es importante.

Apoptosis frente a necrosis

En términos generales, las células en un organismo multicelular como tú mueren de dos maneras:
  • Son asesinadas por cosas que las dañan (como sustancias químicas tóxicas o lesiones físicas), un proceso llamado necrosis.
  • Son activadas para someterse a la muerte celular programada. La forma de muerte celular programada mejor entendida es la apoptosis.
La necrosis y la apoptosis ocurren en diferentes circunstancias e implican diferentes pasos. En pocas palabras, la necrosis es desordenada y causa una respuesta inmunitaria de inflamación, mientras que la apoptosis es ordenada y divide a la célula en pequeños paquetes que pueden absorberse y reciclarse por otras células.

Necrosis (la manera desordenada)

Cuando se dañan las células por factores nocivos (como lesión o productos químicos tóxicos), usualmente “derraman sus entrañas” en cuanto mueren. Debido a que la membrana plasmática de la célula dañada ya no puede controlar el paso de iones y de agua, la célula se hincha y su contenido se fuga a través de los agujeros en la membrana plasmática. Esto a menudo causa inflamación en el tejido que rodea la célula muerta.

Apoptosis (la manera ordenada)

Las células que experimentan apoptosis pasan por un proceso diferente y mucho más ordenado. Se encojen y desarrollan protuberancias parecidas a burbujas (nombre técnico: “ampollas”) en su superficie. El ADN en el núcleo se corta en pedazos pequeños y algunos organelos de la célula, tales como el retículo endoplásmico, se descomponen en fragmentos. Al final, la célula entera se divide en pedazos pequeños, cada uno envuelto cuidadosamente en un paquete de membrana.
¿Qué le sucede a los pedazos? Liberan señales que atraen a células inmunitarias que comen restos (fagocitarias), tales como los macrófagos. Además, los fragmentos de la célula moribunda exhiben una molécula de lípido llamada fosfatidilserina en su superficie. La fosfatidilserina generalmente se oculta en el interior de la membrana y cuando está en el exterior, deja que los fagocitos se unan y “coman” los fragmentos de la célula.

¿Por qué las células se someten a apoptosis?

Muchas células en el cuerpo humano tienen la capacidad inherente para experimentar apoptosis (de la misma manera que tienen la capacidad inherente para copiar su ADN o descomponer los combustibles). Básicamente, la apoptosis es una forma general y conveniente para eliminar las células que ya no deberían formar parte del organismo.
  • Algunas células necesitan ser "eliminadas" durante el desarrollo; por ejemplo, para tallar gradualmente una estructura intrincada como una mano de un bloque más grande de tejido.
  • Algunas células son anormales y podrían lastimar el resto del organismo si sobreviven, como las células con infecciones virales o daños en el ADN.
  • Las células en un organismo adulto pueden eliminarse para mantener el equilibrio, para dar lugar a nuevas células o eliminar células necesarias solo para tareas temporales.

La apoptosis es parte del desarrollo

En muchos organismos, la muerte celular programada es una parte normal del desarrollo. En algunos casos, la apoptosis durante el desarrollo ocurre de una manera muy predecible: en la lombriz C. elegans, 131 células morirán por apoptosis a medida que el gusano se desarrolla de una sola célula a un adulto (¡y sabemos exactamente qué células son!)start superscript, 1, end superscript
La apoptosis también desempeña un papel clave en el desarrollo humano. Por ejemplo, como vimos en la introducción, tu mano empezó como un bloque de tejido parecido a una paleta cuando eras un embrión. El bloque fue “tallado” en dedos por la apoptosis de las células entre los dedos en desarrollo.
Imágenes de microscopio de un artículo científico que muestran una pata de ratón en desarrollo. Se tiñen las células entre los dedos en desarrollo con un marcador que indica células apoptóticas.
Este proceso ocurre en todo tipo de especies vertebradas que tienen dedos en manos o pies, y menos apoptosis da lugar a más membrana entre los dedos. A veces, si sucede un error pequeño durante el desarrollo del dedo de la mano o pie, la apoptosis puede ser incompleta (y genera, por ejemplo, dedos del pie fusionados).
Otros ejemplos de la apoptosis durante el desarrollo normal incluyen la pérdida de la cola de un renacuajo conforme se convierte en una rana, y la eliminación de las neuronas innecesarias cuando los circuitos neuronales en el cerebro se están "conectando".

La apoptosis puede eliminar las células infectadas o cancerosas

En algunos casos, una célula puede ser una amenaza para el resto del cuerpo si sobrevive. Por ejemplo, este puede ser el caso de células con ADN dañado, células precancerosas y células infectadas por virus. Si estas células experimentan apoptosis, se elimina la amenaza (como cáncer o propagación de una infección viral) para el resto del organismo.
Cuando su ADN está dañado, usualmente la célula detectará el daño e intentará repararlo. Si el daño es irreparable, la célula normalmente se enviará a sí misma a la apoptosis, y así asegura que no transmitirá su ADN dañado. Cuando las células tienen ADN dañado, pero no pueden realizar la apoptosis, pueden estar en camino hacia el cáncer.
A veces, las células precancerosas que han evitado las señales internas de la apoptosis son detectadas por las células inmunes, que intentan activar la apoptosis a través de un camino de señalización externo. Las células de cáncer exitosas, sin embargo, logran evitar las señales internas y externas que normalmente activarían la apoptosis. Esto les permite dividirse sin control y acumular mutaciones (cambios en su ADN).

La apoptosis es la clave para la función inmunitaria

La apoptosis también desempeña un papel esencial en el desarrollo y el mantenimiento de un sistema inmunitario sano. Cuando se producen inicialmente los linfocitos B y T (células inmunes que se unen a moléculas específicas), se prueban para ver si reaccionan contra cualquiera de los componentes “propios” del cuerpo. Las células que lo hacen son eliminadas enseguida mediante apoptosis. Si este proceso falla, las células auto reactivas pueden liberarse en el cuerpo, donde pueden atacar tejidos y causar padecimientos autoinmunes.
La apoptosis también desempeña un papel importante en permitir que el sistema inmunitario apague su respuesta a un patógeno. Cuando se detecta un patógeno, las células inmunes que lo reconocen se dividen ampliamente, y experimentan un aumento enorme en números con el propósito de destruir el patógeno. Una vez que este se eliminó del cuerpo, la gran cantidad de células inmunes específicas del patógeno ya no son necesarias y deben retirarse por apoptosis para mantener la homeostasis (equilibrio) en el sistema inmunitario.

Resumen

La apoptosis es una forma de muerte celular programada, o "suicidio celular". Es diferente de la necrosis, en la cual las células mueren debido a una lesión. La apoptosis no es la única forma de muerte celular programada, sino que es la forma que mejor entendemos.
La apoptosis es un proceso ordenado en el cual se descompone el contenido de la célula y se empaca en paquetes pequeños de membrana para su “recolección” por las células inmunes. Contrasta con la necrosis (muerte por lesión), en la cual el contenido de la célula moribunda se derrama y causa inflamación.
La apoptosis retira células durante el desarrollo. También elimina las células precancerosas e infectadas con virus, aunque las células de cáncer “exitosas” logran escapar la apoptosis y de esta forma pueden continuar dividiéndose. La apoptosis mantiene el equilibrio de las células en el cuerpo humano y es particularmente importante en el sistema inmunitario.

Créditos:

Este artículo es un derivado modificado de "Apoptosis", de John W. Kimball, en Kimball's Biology Pages (CC BY 3.0).
El artículo modificado está autorizado bajo una licencia CC BY-NC-SA 4.0.

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    La ilustración mostrada en el artículo es una modificación de los paneles Q y S de la Figura 1. Las etiquetas de los paneles fueron recortadas y se añadieron a las esquina inferior derecha para cubrir el espacio anteriormente ocupado por las etiquetas E13.5 y E12.5.

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