Biología

Apoptosis

Publicado por Ramón Contreras

La Apoptosis es un fenómeno de suicidio celular programado altamente conservado en los seres vivos. Tiene un papel central en el desarrollo de organismos tanto unicelulares como multicelulares. Durante toda la vida de un ser vivo, desde el embrión hasta en el organismo adulto, ocurren millones de muertes celulares dirigidas en las que algunas células determinadas mueren sin activar los mecanismos de respuesta a heridas ni dejar ninguna marca aparente. Por lo tanto, la Apoptosis no es una muerte celular aleatoria y sin control, es un proceso activo, bien definido genéticamente, en el que las células destinadas a morir reciben señales concretas en un momento determinado. Durante la apoptosis se eliminan estructuras completas (la membrana entre los dedos en los embriones), da forma a los tejidos y determina el número celular. Es por esto que es un proceso estudiado a fondo en animales, sobre todo en el sistema nervioso donde determina el número de neuronas.

Esquema de los cambios fisiológicos de la célula al entrar en apoptosis.

No solo está presente en animales, también plantas y hongos presentan este fenómeno, aunque en ellos está menos estudiado. Existen evidencias de la existencia de un mecanismo basal de apoptosis en hongos tanto filamentosos como unicelulares, y en estos sistemas está implicada en diferentes procesos biológicos, incluyendo interacciones con otros sistemas, desarrollo y envejecimiento.

Características generales

1) Morfológicas
La apoptosis junto a la necrosis forman los dos mecanismos de muerte celular por excelencia.

Las características morfológicas de una célula apoptótica están bien determinadas y son fácilmente diferenciables de una célula necrótica.
Durante la apoptosis: primero se produce la disminución del volumen celular sin daño de los orgánulos. Finalmente se fragmenta el núcleo y el citoplasma y los cuerpos apoptóticos son fagocitados. A diferencia de la necrosis el contenido celular no se libera y se evita el daño a las células vecinas.
En la necrosis suele darse aumento celular y explosión, y por tanto se liberan todas las enzimas hidrolíticas contenidas que comienzan a degradar células circundantes.

2) Moleculares
La apoptosis es un proceso muy regulado, molecularmente se caracteriza por:
• Rotura DNA.
• Condensación cromatina.
• Externalización de la fosfatidil serina.
• Liberación del citocromo c de la mitocondria.
• Activación de caspasas (caspasas en animales, metacaspasas en hongos)
• Producción de ROS
• Requiere gasto de ATP

El modelo de animales
La apoptosis realmente sólo está bien descrita en animales, por ello vamos a ver las generalidades en el modelo animal. En este modelo se distinguen dos vías:
La intrínseca (por cambios intracelulares en los que intervienen las mitocondrias).
La extrínseca (debida a la recepción de señales exteriores proapoptóticas en la membrana que desencadenan el proceso).
En ambos casos se llega a la activación de las caspasas que son unas proteasas que desencadenan la degradación celular.

Vías:

Vía intrínseca: se inicia en situaciones de estrés intracelular. La familia Bcl-2, que presenta miembros pro y antiapoptóticos es una pieza clave en la señalización de este proceso fisiológico. El estrés celular hace que las proapoptóticas se integren en la membrana mitocondrial, que a su vez hace que se abran poros en la membrana de la mitocondria desde los que se libera el CitC al citoplasma. El citC junto a la procaspasa 9 y Apaf1 formarán el apoptosoma, un complejo que activa a la procaspasa 9, convirtiéndola en caspasa 9 y que permitirá llevar a cabo la activación una cascada de caspasas que activarán a su vez a enzimas degradativas de diferentes elementos celulares.

Vía extrinseca:
La vía extrínseca puede transcurrir incluyéndose en la intrínseca. Esta vía se activa mediante receptores de membrana, por ejemplo activación de TNFalfa. En el caso de las levaduras un ejemplo típico de factor que provoca la apoptosis es el contacto con ROS (Especies Reactivas de Oxigeno). En animales, por un lado se activa la caspasa 8 que va a inducir en la mitocondria la incorporación de Bcl-2 proapoptótocas y así se incorpora la vía extrínseca en la intrínseca. Por otro lado, se pueden activar las calpaínas, que harán que se liberen las catepsinas del contenido lisosomal y se active la caspasa 3, con los mismos resultados.

Categorías: Bioquímica, Fisiología Animal, Fisiología Vegetal, Hongos