Apoptosis

El concepto de "muerte celular programada" fue acuñado por Lockshin y Williams en 1964 (526, Lockshin 1964) y se refería a la muerte de las células que ocurría en lugares y momentos determinados como eventos programados dentro del plan de desarrollo del organismo. En 1972, Kerr, Wyllie y Currie a partir de una recopilación de evidencias morfológicas, establecieron las diferencias entre dos tipos de muerte celular (526, Kerr 1972). La patológica que ocurre por una lesión aguda como trauma o isquemia (caracterizada por la ruptura celular: necrosis celular) y la fisiológica, que ocurre durante el desarrollo o la homeostasis del organismo, esta última mantiene la integridad de la célula y Kerr y sus colaboradores denominaron apoptosis. De acuerdo con ellos, la muerte por apoptosis respondía a un programa de muerte intracelular que podía ser activado o inhibido por una variedad de estímulos, tanto fisiológicos como patológicos.

En 1982 Horvitz publicó los estudios genéticos realizados sobre el nematodo Caenorhabditis elegans en donde describe los genes encargados del control y la ejecución de la apoptosis en este organismo (526, Horvtiz 1982). Se observó también una homología existente entre estos genes en C. elegans y organismos superiores, por lo que la apoptosis en este nematodo ha sido tomada como referencia para todos los sistemas, con esto se ha logrado identificar gran parte de los mecanismos que lo controlan.

La apoptosis se define como el conjunto de reacciones bioquímicas que tienen lugar en la célula y que concluyen con su muerte de una forma ordenada y silenciosa. La célula apoptótica realiza una serie de cambios morfológicos que la definen como tal: la membrana plasmática se altera y aparece una característica ampolla, el volumen celular se reduce considerablemente y el citoplasma se condensa, el núcleo se reduce y la cromatina se hace más densa y se colapsa dividiéndose al final en varias esferas. Finalmente la célula es fagocitada por macrófagos o por células vecinas, impidiendo así la respuesta inflamatoria provocada en la necrosis cuando la célula, al romperse, libera su contenido al medio. Como vemos la apoptosis es un proceso ordenado, que habitualmente otorga ventajas al conjunto del organismo durante su ciclo normal de vida. Como la diferenciación de nuestros dedos en el desarrollo embrionario que requiere que las células de las membranas intermedias inicien un proceso apoptótico para que los dedos puedan separarse.

La apoptosis es un tema de gran importancia e investigación en la biología celular, en el estudio del desarrollo de los organismos y en la investigación de enfermedades como el cáncer. En el año 2002 se otorgo el premio Nobel en Fisiología o Medicina basado en la regulación genetica de este proceso a Sydney Brenner (GB), H. Robert Horvitz (EUA) y John E. Sulston (GB).

La apoptosis tiene múltiples funciones en el organismo:

 Desarrollo

Durante el desarrollo embrionario, la reproducción celular es mayor que la apoptosis, aunque en ciertos momentos, la segunda predomina cuando deben desaparecer tejidos como las membranas interdigitales, branquias, elementos cloacales, etc. cuya persistencia forman alteraciones congénitas. En la biología del desarrollo, la muerte celular programada supone gran importancia, dado que en organismos complejos, la perdida del proceso altera el desarrollo de tal forma, que en muchos casos el animal no es viable.

Se han comprobado algunos procesos que cumple la apoptosis dentro del desarrollo de un organismo, encaminados, a la eliminación de células sin utilidad en ese momento y lugar. Como lo son los siguientes:

 Formación de distintas estructuras

 Eliminación de estructuras

 Control de la sobreproducción de células. Un ejemplo es la generación de neuronas y oligodendrocitos que se hace en exceso para después ajustar su número en función del número de células que inervan o de axones que mielinizan respectivamente (526, Barres 1992).

 Control de células defectuosas. Durante el desarrollo, se eliminan por apoptosis células anormales, con localización errónea, no funcionales o potencialmente peligrosas, de forma que solo completen el proceso de desarrollo células no dañadas.

 Formación de células especializadas y diferenciadas. Los hematíes o los queratinocitos de la piel. Aunque está aún sin determinar, existen indicios de que estos procesos especializados de diferenciación son en realidad formas modificadas de apoptosis.

La muerte de las células durante el desarrollo obedece a una serie de señales que pueden ser internas en un proceso de autorregulación o externas basadas en un factor soluble asociado a la membrana de otras células o a la matriz extracelular, que puede inducir la supervivencia de la célula o bien inducir su apoptosis

 Tejidos dañados o infección

Cuando una célula esta dañada y no hay posibilidades de ser reparada, o cuando es infectada por un virus. La apoptosis puede provenir de la célula misma, del tejido circundante o de una reacción proveniente del sistema inmunológico. Pero cuando la capacidad de una célula para realizar la apoptosis se encuentra dañada (por ejemplo, debido a una mutación), o si el inicio de la apoptosis ha sido bloqueado (por un virus), la célula puede continuar dividiéndose, resultando en un tumor, que puede ser canceroso.

Sabemos que existen procesos evolutivos que han dado lugar a la especialización y optimización de las especies, consiguen una eficacia óptima de sus componentes así como una adaptación individualizada de cada organismo, en la que la participación del medio externo tiene gran importancia. Dentro de estros procesos de selección, la apoptosis juega un papel fundamental como herramienta para hacer desaparecer las células que no han sido seleccionadas.

 Homeóstasis

Sabemos que la homeostasis es un conjunto de mecanismos encargados de la regulación de distintos procesos dentro del organismo, en esta la apoptosis juega un papel muy importante dado que lleva a cabo la regulación de la regeneración de células en los tejidos, pues estos sufren una proliferación de sus células que los integran y una posterior eliminación de células "viejas", por apoptosis. Así mitosis y apoptosis mantienen el equilibrio celular en los tejidos.

Como vemos la apoptosis actúa de forma contraria a la mitosis, así que es muy importante su relación con el ciclo celular. En el ciclo celular hay cuatro fases: mitosis, fase de control celular G1, síntesis de ADN y fase de control G2. Se piensa que la apoptosis puede iniciarse en el tercio final de G1 para impedir que una célula dañada ingrese a la fase de síntesis de manera que las mutaciones no se reproduzcan

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