En el capitulo introductorio, vimos un tipo de daño que causaba directamente la necrosis y la muerte de la célula, este tipo de daño que provocaba necrosis se denominaba “DAÑO LETAL” y este daño letal se puede ejemplificar con:
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La entrada de un microorganismo o bacteria -
Efecto de la radiación (luz UV) -
Un traumatismos -
Un golpe
Si llevamos esto a un ámbito más fisiológico, por ejemplo en la irrigación sanguínea, si un vaso sanguíneo que irriga un determinado tejido se obstruye por un determinado tiempo o tiene una obstrucción parcial, vamos a ver que esta célula tendrá un desequilibrio en sus electrolitos intracelulares, y por lo tanto lo que va a ocurrir será la entrada de agua a la célula, vamos a tener una tumefacción turbia (degeneración hidrópica) producto de la entrada de sodio al interior del citoplasma, si la interrupción del riego sanguíneo se mantiene, podemos llegar a un punto que se denomina de no RETORNO, en este punto la célula no podrá volver a su estado normal y su destino es morir por necrosis, este es un factor que va asociado al tiempo que se mantiene el daño. Si se recupera la irrigación, podemos recuperar esta célula, la cual volverá a su estado original. Si el riego sanguíneo se interrumpe definitivamente , vamos a tener el punto de no retorno y la muerte celular por necrosis, por lo tanto vamos a tener una disminución en el tamaño de la célula, una disminución en el tamaño del núcleo , pero esta disminución del núcleo va acompañado de una afinidad sistorial, se comienza a ver mas pequeño e intensamente teñido, ésta es la principal característica de las células en necrosis y esto se denomina núcleo pignótico.
Cuando se interrumpe el riego sanguíneo momentáneamente, lo que tenemos es una disminución del pH a nivel extracelular, por que no hay oxígeno , lo que produce una acidificación del medio ambiente que rodea la célula, como no hay oxígeno afuera, tampoco lo hay dentro de la célula, y también se produce una acidificación por concentración de protones en el citoplasma de la célula afectada. Estos protones tienen la posibilidad de salir, o sea, ser eliminados, pero bajo estas condiciones las bomba de sodio/potasio ATPasa, y otras que requieren energía, están en una muy baja tasa de funcionamiento, porque no hay irrigación sanguínea , no hay oxigeno , la célula no puede obtener energía, entonces se recurre a estos transportadores que tienen la capacidad de eliminar los protones, pero que tiene que intercambiar una carga positiva por otra, y la carga que esta en exceso en el medio extracelular es el Na+ , por lo tanto ingresara sodio a la célula , la acumulación de sodio en la célula , va a producir como consecuencia la entrada de agua, y es en este punto donde ocurre el hinchazón de la célula , cuando el agua comienza a ingresar a la célula .
Este sodio tampoco puede ser eliminado por la bomba sodio/potasio ATPasa u otras que podrían elimina el sodio al igual que los protones, por lo que la célula se carga mucho de sodio en el interior y tiene que deshacerse de él porque su opción es explotar por la entrada de agua, por lo que se activa otro transportador que puede eliminar el sodio, pero hace un acto suicida que es ingresar calcio a la célula, como hay mucho sodio, debe entrar mucho calcio a la célula, la primera parte de este calcio que ingresa ira a los almacenes celulares, mitocondria y retículo endoplasmático, una vez que estos almacenes celulares se saturan de calcio, éste comienza a aumentar en el citoplasma, lo cual produce la activación de proteasas (ATPasas, fosfolipasas, nucleasas, salida de enzimas lisosomales), por lo tanto cuando el calcio aumenta y ya no puede ser retirado del citoplasma, se va a producir el punto de no retorno, que es la muerte de la célula por la activación de todo su sistema enzimático y la ruptura y explosión de la célula. Las enzimas van a afectar la membrana plasmática, cromatina, citoesqueleto, etc., dependiendo de la enzima que se active.
Puede que el núcleo sea lisado junto con la salida de las enzimas al interior de la célula, produciendo la lisis del núcleo, impidiendo así que se llegue a un núcleo pignótico, en este caso hablamos de cariólisis, el núcleo se esfuma paulatinamente en el tiempo hasta que desaparece.
El núcleo pignótico puede quedarse de forma pequeña o a su vez puede fragmentarse, entonces hablamos de cariorrexis.
Otro tejido donde se puede ver este tipo de necrosis de coagulación, que al igual que el corazón presenta circulación terminal, es el riñón, podemos distinguir los túbulos renales dañados, algunas células tiene núcleos otras no (por cariólisis o cariorrexis). Gran parte del citoplasma destruido de las células aparece en el lumen de los túbulos, ahora las características de esta necrosis de coagulación es que podemos hacer un corte del tejido y al ver microscopio podemos reconocer el tejido ya sea de riñón o corazón.
El caso opuesto de necrosis de coagulación es la que ocurre en el cerebro, se llama necrosis de licuefacción o colicuación, en este caso probablemente producto de una hemorragia por una hipertensión no tratada, un paciente sufre una hemorragia o una obstrucción , para el caso es lo mismo ya que en ningún caso llega oxigeno, por lo tanto esa área de tejido se muere y el destino del tejido cerebral siempre es sufrir licuefacción (en un corte veremos una cavidad con liquido).
Otro caso muy común de necrosis por licuefacción son las espinillas, tenemos lo que se llama la formación de un absceso, en esa cavidad tenemos tejido necrótico, hay restos celulares de tejido conectivo, restos de microorganismos muertos, leucocitos o células Inflamatorias muertas, el conjunto de todo esto es la pus. Hay veces que las bacterias resistentes a antibióticos forman abscesos y necrosis por licuefacción, el ejemplo mas común es la tuberculosis.
La necrosis por licuefacción, en el caso de la tuberculosis (en el pulmón), ocurre cuando el Bacillus no puede ser destruido, por lo tanto es restringido a una zona determinada y es rodeado de células inflamatorias, en la zona que queda el Bacillus ocurre la muerte celular.
Si tenemos una necrosis no tendremos una respuesta del tipo inmunitario (inmunoglobulinas), sino respuesta del tipo natural, inespecífica (macrófagos, neutrófilos), no adaptativa.
Apoptosis
Hay otro tipo de muerte celular, que se denomina apoptosis. Un patólogo en 1965 estudio el hígado de ratas, ligó un vaso que irrigaba un lóbulo y disminuyó el flujo sanguíneo, el otro vaso lo dejo normal, el resultado fue que el lóbulo menos irrigado se atrofia (hepatocitos no tienen nutrientes que procesar), el resto del hígado sufre hiperplasia (aumento del número de células) en compensación del otro lóbulo, en el lóbulo atrófico había necrosis.
La fosfatasa acida, enzima característica y sirve para identificar los lisosomas que están presentes en la célula.
Los hepatocitos que están alrededor de la vena central tienen una tensión de oxigeno mucho menor, por lo tanto son los que mueren primero en caso de una necrosis, siempre el hígado se va a regenerar desde el espacio porta hacia la vena central, a menos que la cantidad del fármaco que se halla ingerido sea muy alta y la necrosis en el hígado sea masiva, en este caso tendremos cicatrización .
En la periferia a la necrosis había trozos pequeños de citoplasma, que en algunos casos contenían cromatina picnótica, shrinkage necrosis, a este tipo de muerte celular le dio el nombre necrosis por encogimiento.
Ahora estudio un tejido humano, carcinoma vaso celular, se llama así por que proviene de células epiteliales, este tumor tiene la característica que se expresa en personas muy expuestas a la radiación solar (cara, abdomen), cuando se ven al microscopio, se ven de 15 a 20 células en mitosis, o sea, crece muy lentamente, a pesar de ser un tumor maligno al extirparse desaparece, si reaparece siempre lo hace alrededor del primer tumor, no hay invasión a células vecinas.
El primer mecanismo que tiene la célula para destruirse es la apoptosis, ya que si tomamos sol por mucho tiempo, tendremos células mutadas por luz UV, estas células detendrán su división celular y sufrirán apoptosis. Si este mecanismo falla, se comienzan a multiplicar las células mutadas, formando una displasia.
Entonces a partir de ese momento, se utilizo la palabra apoptosis para unificar la muerte celular programada y la muerte celular descrita por él (que ocurre en todos los tejidos adultos, no embrionarios, normales, de rata, de ratón, de caballo, etc.) se denomina apoptosis.
Apoptosis viene del griego APO (desde) Tosis (caída), este nombre está homologado a la caída de las hojas en otoño de lo árboles.
Acá tenemos un resumen de una comparación de lo que es la necrosis v/s la apoptosis.
La necrosis es una muerte celular accidental, que depende de bacteria, virus, falta de oxigeno, de tóxicos, fármacos etc.
La muerte celular programada o apoptosis, presencia de encogimiento, fragmentación, fragmentos lo cuales pueden contener restos celulares, se le denomino cuerpos apoptóticos, y finalmente la fagocitosis de estos cuerpos apoptóticos, por las células vecinas.
¿Pero, cuál es la diferencia entre apoptosis y muerte celular programada?
Lo igual sería que, en ambos conducen a la muerte celular, en ambas ocurren el mismo proceso, no hay ruptura de la membrana celular, la formación de los cuerpos apoptóticos y las células vecinas fagocitan los fragmentos de las células apoptóticas. Lo distinto sería, una diferencia meramente semántica, muerte celular programada ocurre fundamentalmente, en el desarrollo embrionario, lo ejemplificamos en el caso del gusano que tiene 1030 células y se sabe que 131 de ellas mueren, incluso se sabe qué células van a morir, cuándo van a morir, etc., por lo tanto, en ese caso se habla de muerte celular programada. También ocurre cuando se van a formar, por ejemplo, el lumen de los túbulos renales o el lumen del intestino, el intestino primero se forma como un tubo sólido, posteriormente las células que van en el medio mueren por apoptosis, se forma un tubo recto, luego viene un proceso de diferenciación, de vellosidades, de glándulas, etc., pero si nosotros tenemos, ocupemos el mismo ejemplo de este señor, de ligar una de las venas portas, por lo tanto, un lóbulo del hígado es más desarrollado que el otro, en el hígado normal se presenta un tipo de muerte celular y en el hígado atrofiado también podemos encontrar este tipo de muerte celular, de hecho, era lo que más se presentaba vecino a las zonas con necrosis, en ese caso no podríamos hablar de muerte celular programada, porque nosotros hicimos una modificación del hígado, una manipulación experimental del animal, si nosotros no hubiéramos hecho nada, no habría aumentado la tasa de apoptosis. Si nosotros no ingerimos un tóxico, nuestro hígado no va a tener necrosis, y no va aumentar la tasa de apoptosis, por lo general la apoptosis acompaña a la necrosis, y hay muchos casos de ingestión de tóxicos, o producto de la ingesta del alcohol prolongada, donde hay hepatitis, una inflamación, los hepatocitos mueren por necrosis, va a haber una mayor tasa de apoptosis, etc., en ese caso se lleva a la muerte celular, por falla de las condiciones del medio ambiente, el daño es secundario a las mutaciones que haya podido sufrir las células en ese momento, en el hígado los hepatocitos normalmente no se están dividiendo, están en una etapa del ciclo celular, denominada G0, cuando hay daño en el hígado los hepatocitos salen de G0 y vuelven a entrar al ciclo celular por G1, solamente en esas condiciones de stress, cuando hay daño en el hígado, los hepatocitos adquieren de nuevo la capacidad de dividirse, en ese momento se detectan que hay hepatocitos dañados , los hepatocitos dañados no son reemplazados, no hay recambio de las células dañadas, entonces el hígado sufre la hipertrofia e hiperplasia.
Por eso se acuño el término de Apoptosis, como un mecanismo de muerte celular diferente a la necrosis. Apoptosis es más general, yo puedo hablar de apoptosis durante el desarrollo embrionario, en condiciones patológicas o no, y muerte celular programada se habla solo durante el desarrollo embrionario, porque está programada genéticamente. Entonces, el término de apoptosis se usa para hablar tanto de muerte celular en tejido adulto o tejido embrionario.
Acá tenemos un ejemplo de apoptosis de una célula en cultivo, para que una célula viva en cultivo crezca se le agrego factores de crecimiento, si preparamos un buffer sin estos factores la célula deja de crecer y ocurre la apoptosis.
Cada uno de estos cuerpos apoptóticos se encuentran rodeados de membrana celular, esto hace que cuando halla apoptosis no habrá inflamación (el organismo no se da cuenta de la muerte de estas células), ejemplo: muerte de nuestros leucocitos neutrófilos.
Acá tenemos un esquema, en el cual tenemos un epitelio, una célula que se achica, que entra en apoptosis, y comienza a formarse los cuerpos apoptóticos, que son fagocitados por células vecinas.
La Apoptosis también sucede en la glándula mamaria, en el termino de la lactancia, porque necesita reducir tamaño y número de células, así, el exceso de células es eliminado de la glándula mamaria por apoptosis, por lo que, se excluía la presencia del proceso inflamatorio en la mama. Por lo tanto, ocurría un proceso de eliminación fisiológica de las células gracias al mecanismo de la Apoptosis.
Un ejemplo clásico de cómo la apoptosis regula la morfogénesis del embrión, en estado embrionario nuestra mano se asemeja a una paleta y luego las células de entre los dígitos mueren por apoptosis y nosotros tenemos lo dedos separados, en otros casos vemos que la falla de apoptosis, no permite la separación completa, hay falla la muerte celular programada, pudo haber sido por fallas en los mecanismo de control de la apoptosis o los mecanismo que inducen apoptosis.
En el cuerpo humano se generan 10.000 células/s, producto de la proliferación celular y un número similar muere por apoptosis, si el cuerpo humano no eliminara células por apoptosis, un individuo al cabo de 20 años, podría pesar varias toneladas, crecería y crecería indefinidamente. El epitelio estratificado podría tener 5000 capas de células o más, y ninguna muere. Por eso es tan necesaria la apoptosis.
Otro ejemplo es la eliminación del conducto de Müller en los machos, hay que recordar que al principio, el embrión es hermafrodita, por lo tanto, cuando se decide el sexo del embrión, lo que no va a ser utilizado se elimina por apoptosis en el embrión, sucede en el caso del macho y de la hembra.
Esta fue una de las conclusiones sobre la apoptosis y que tiene relación directa con lo que estudió esta persona, y explicaría por qué los tumores son pequeños a pesar de haber una elevada tasa de proliferación celular, (porque la apoptosis controla la muerte celular). Ej., el carcinoma derivado de células epiteliales. Entonces, si hay una célula incapaz de desencadenar apoptosis, ya sea por mutaciones, ésta célula continúa dividiéndose y va dar origen a una célula neoplásica, esto fue lo se explicó en el caso de los fumadores, cuando su epitelio respiratorio se transforma en estratificado plano y con el paso de los años algunas de las células de este epitelio modificado, se transforma en neoplásica, con un núcleo más grande, mayor cantidad de citoplasma, un nucléolo más prominente, menor cantidad de uniones con las células vecinas y esas son células mutadas, que han escapado al mecanismo de control, que es la apoptosis, cada vez éstas células van a ir adquiriendo capacidades más diferentes de las otras células, para convertirse en células neoplásicas tumorales, en este momento la célula va alcanzar un estado de adaptación máximo, porque no va a importar cuantos cigarrillos ingiera el fumador, cuan tóxicos sean, las células están al máximo de adaptación y no van a poder ser destruidas, entonces van a invadir al resto del organismo. Entonces, la neoplasia es el estado máximo de adaptación celular. Esto también se aplica en el caso de la úlcera, cuando hay reflujo, o la exposición a la luz ultravioleta por largos períodos de tiempo, va a llegar un momento en donde las células se transforman, se adaptan en células inmortales que son las tumorales.
Mecanismo de la apoptosis:
Este esquema es muy resumido, en cualquier libro se encuentra muchos más pasos señalados. Pero debemos entender el mecanismo básico.
En general, tenemos nuestra membrana celular con muchos receptores (para angiotensina II, para el factor de crecimiento epidérmico, etc.), cada uno de los cuales necesita la unión de su ligando en la superficie celular, cuando llega el ligando, sucede un proceso de fosforilación, por proteínas quinasas, la fosforilación del receptor es un signo de activación, le indica que su ligando que se ha unido a su receptor. Posterior a ello, viene el proceso denominado Cascada de Señalización intracelular, cuando el ligando se une a su receptor. Si lo llevamos al caso del receptor de Angiotensina II, llamado AT1, que está en las células endoteliales o las musculares lisas. Cuando al receptor AT1 se une la angiotensina II, desencadena una serie de señales al interior de la célula, activando una serie de vías intracelulares, el resultado final de todas estas vías, es que la célula muscular lisa vascular se contraiga, va estrechar el lumen del vaso sanguíneo y va a aumentar así la presión arterial.
Para el caso de la apoptosis, se habla de los receptores de la muerte, el receptor del Factor de necrosis tumoral alfa (TNFα), que es el receptor 1(TNF R-1), que son los más estudiados, pero no son los únicos de la apoptosis, incluso la misma angiotensina II, bajo ciertas condiciones podría llegar a contraer células, que no sean necesariamente las del músculo liso, ya que no son las únicas que tienen receptores de angiotensina II, desencadenar la apoptosis o la sobrevivencia de la célula. Sobrevivencia es lo contrario a la apoptosis, y esto podría favorecer a las células neoplásicas, cuyo único fin es no morir, esto sería consecuencia de la activación de una de las dos vías (apoptosis o sobrevivencia).
Ahora los más estudiados son estos 3 y que se las ha acuñado con el nombre de receptores de muerte celular:
- TNF R-1, que es activado por TNFα
- CD-95, recordar que todas las moléculas asociadas al sistema inmune tienen el nombre de CD, por ejemplo los linfocitos cooperadores son CD4+, los citotóxicos CD8+. En este caso el CD- 95 es un precursor asociado a muerte celular.
- TRAIL, cuyos ligandos son DR4 y DR5.
Analicemos el TNF R-1, al cual se le une el TNFα, y que hay una serie de estructuras en la parte intracelular del receptor denominados dominios de muerte celular y que tienen que ver con la activación de una enzimas llamadas Caspasas. Entonces, primero se une el ligando, luego se modifica estructuralmente el receptor, se fosforila y se activan todos estos sitios de dominios de muerte celular, lo que activa a la denominada Cascada de las Caspasas, al igual como ocurre en la cascada de la coagulación, donde un factor activa a otro y así sucesivamente, en este caso, el último factor activa a la última caspasa llamada Caspasa 3, cuando se llega aquí el proceso es irreversible y la célula irremediablemente va a morir por apoptosis. Todas estas enzimas están en la célula como pro-enzimas, vale decir, que todos estos dominios de muerte son los encargados de cortar los fragmentos inactivos y convertirla en una caspasa activa, estas caspasas que son las primeras en activarse, la 8 y la 10, después van a otra caspasa a cortarle los fragmentos que la hace ser pro-enzima, la va activar y esta a su vez activará a otra y así continua la cascada de activación de las caspasas. Este tipo de activación se denomina Vía Extrínseca de la apoptosis porque ocurre desde afuera de la célula, por la unión de un ligando a un receptor de muerte celular.
También existe la otra vía de la apoptosis, llamada Vía Intrínseca de la apoptosis porque involucra a la mitocondrias. Esta vía se activa porque en la superficie de la mitocondrias se alojan proteínas, hay dos tipos de proteínas, unas que favorecen la apoptosis, se denominan proapoptóticas y otras denominadas proteínas antiapoptóticas.
En una célula tumoral se encuentran sobreexpresadas las proteínas antiapoptóticas, que van a impedir que la célula entre en apoptosis.
Una de las familias más estudiadas es la BCL-2, hay una enorme cantidad de familias, pero para nuestro estudio no ahondaremos tanto.
La formación de dímeros entre estas proteínas en la superficie de la mitocondrias generan canales que comunican el compartimento intramitocondrial con el citoplasma, y por ese canal sale el Citocromo C, el cual cuando sale va activar a la procaspasa 9, esta se convierte en caspasa 9 y ésta finalmente activará a la caspasa 3, que como ya dijimos es el punto de no retorno de este proceso, la célula va a morir por apoptosis.
Acá un resumen sólo de lo que ocurre en la mitocondrias. La familia de las proteínas es muy amplia, en esta se destacan: las proteínas antiapoptóticas (en azul), Bci-2, Bci-XL, y las proteínas proapoptóticas (en rojo), Bad y Bax.
En condiciones de equilibrio, (que es primer dímero de la figura en azul) donde no está ocurriendo ningún proceso extraño, normalmente la superficie mitocondrial expresa dímeros de proteínas antiapoptóticas. Cuando hay algún daño, o la célula entra al ciclo celular de manera anómala, o hay proteínas que van activar este proceso, estos dímeros se convierten en heterodímeros, que se forman entre una proteína anti y otra proapoptótica, o bien homodímeros entre proteínas proapoptóticas. En ambas condiciones se produce la apertura de estos canales y la salida del Citocromo C. La única condición de equilibrio, es cuando están adosados dímeros de proteínas antiapoptóticas. Normalmente, las proteínas proapoptóticas están inactivadas en el citoplasma, porque están secuestradas por otros tipos de proteínas, por lo tanto, no están libres en el citosol. Hay un proceso de señalización que puede liberar estas proteínas y las deja libre para ir asociarse a la superficie de la mitocondrias. La vía intrínseca de la apoptosis, generalmente se va a activar por otros receptores que no están relacionados con la muerte celular (que no sean ninguno de los 3 anteriormente vistos), como por ejemplo el receptor de Angiotensina II, las endotelinas, el PAF, o cualquier otro receptor que va a tener efecto sobre la célula.
Como dato anexo, el Citocromo C se asocia con la procaspasa 9 y con otra proteína, en una estructura llamada Apoptosoma, la cual si tienen interés pueden buscarla y se darán cuenta que es una estructura muy ordenada casi ordenada matemáticamente.
Significado del nombre CASPASA:
Deriva del inglés Cysteine-dependent aspatate-specific proteases y son proteasas que cortan residuos de ácido aspártico y que son cisteína-proteasas, esto significa que, para que funcione la enzima necesita una cisteína en el sitio activo.
Además hay 2 familias de caspasas: las iniciadoras (procaspasas 2, 8, 9, 10) y las ejecutoras (procaspasas 3, 6, 7).
Si se quisiera estudiar si se va producir la Apoptosis en un determinado tipo celular, se va a inmediatamente a identificar si se activan las caspasas ejecutoras porque estas efectivamente van a desencadenar la apoptosis, mientras que la activación de las iniciadoras todavía existe posibilidad para la célula de no terminar en apoptosis. En cambio, para las caspasas ejecutoras, que están al final de la cascada de apoptosis, no hay posibilidad de retroceder. Estas caspasas son las responsables de los cambios morfológicos típicos de una célula que está en apoptosis.
Vía alternativa de activación de las caspasas
Ocurre fundamentalmente en células del Sistema Inmune, por ejemplo, el linfocito T citotóxico, este va a reconocer a la célula tumoral, o la célula que tiene que eliminar, y cuando la reconozca se va a adherir fuertemente a ella, a la célula blanco y a través de poros que induce en la célula blanco, va a introducir una enzima denominada Granzima B, una vez en el citoplasma tiene especificidad por las procaspasas (3,7,8,10), entonces se llega a la apoptosis, sin vías intermedias, sin que haya receptores de muerte celular.
Ahora esto ocurre como un mecanismo de control, imaginemos que se trata de una célula tumoral, que escapo a los mecanismos de control del ciclo celular, no murió por apoptosis, porque tenía fallas genéticas por mutaciones, en fin, y siguió dividiéndose. El segundo mecanismo de control es que sea reconocida como tumoral por células de nuestro sistema inmune, una vez que esto sucede esta célula tumoral, ya no puede escapar, hace directamente la activación de la apoptosis, es el mecanismo más rápido de producir la muerte celular, dura escasos segundos entre que la célula es reconocida y eliminada. Esta activación es mucho más directa, implica los factores finales de la cascada de la apoptosis.
No obstante, se debe considerar que una célula tumoral se las ingenia para pasar inadvertida por el sistema inmune e inactivar, por lo tanto, este mecanismo.
Inducción de la Apoptosis
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Acción citotóxica de linfocitos T por la enzima Granzima B (poros en la membrana, activación de caspasa-3 y CAD) para destruir células infectadas por virus, células neoplásicas o células dañadas. -
Ligandos que activan los receptores de muerte celular (TNF, CD95 O Fas). -
Radiación. -
Químicos. -
Deprivación de factores de crecimiento.
Efectos de las Caspasas
PARP o poli (ADP-ribosa) polimerasa: repara los daños en el DNA a través de la síntesis de poli (ADP-ribosa), si el DNA está fragmentado no puede transcribirse y no hay síntesis de proteínas. Cuando es hidrolizada por la caspasa-3 queda afuncional.
DNA topoisomerasa II: es esencial para la replicación y reparación. Inactivada por caspasas.
Laminas: son las proteínas responsables de la forma redonda del núcleo, que no sea deforme, mantiene la estructura y estabilidad del núcleo. Cuando son degradadas las caspasas se margina la cromatina en la periferia del núcleo, el siguiente paso es que el núcleo se va fragmentar para formar los cuerpos apoptóticos.
La fragmentación del núcleo se produce por la activación de las CAD, que normalmente se encuentran asociadas a un inhibidor, cuando llega la caspasa-3 (caspasa ejecutora) la va disociar del inhibidor, de esta manera queda completamente libre y va a cortar al DNA y así fragmentarlo.
La fragmentación del DNA es la característica más importante de la apoptosis, es lo que la diferencia de la necrosis.
El CAD corta solamente el DNA en las uniones internucleosomales, por lo cual, va dejando libre a estas pelotitas, por lo tanto, podemos tener al azar grupos de pelotitas de un mismo nucleosoma, o grupo de 2, de 4, de 6 nucleosomas, todos múltiplos de 2, un nucleosoma consta de 200 pares de bases.
Si hay una célula en apoptosis que ha sufrido fragmentación del DNA, si sacamos este DNA de esa célula y lo colocamos en un gel de agarosa, conectado a electricidad, entonces el DNA intacto se comporta como la primera columna de la figura inferior, pero al cabo del tiempo, producto del stress de la célula apoptótica, viene una etapa de chorreo, después comienzan a aparecer los fragmentos del nucleosoma, conforme pase el tiempo se van a acumular en más y más, los de mayor tamaño se ubican arriba y los más pequeños abajo, por ejemplo, vamos a tener fragmentos de 400, 800, 1200 pares de bases, etc., si son del mismo tamaño se localizan en el mismo lugar.
Nosotros podemos detectar las células en apoptosis, podemos agregar al DNA fragmentado, nucleótidos marcados con un grupo fluorescente, para ello necesitamos una enzima que es la transferasa terminal, mientras más nucleótidos se le peguen más fluorescente va a quedar, contra más fracturas también, más fluorescente queda el DNA. Ésta técnica se denomina Técnica de Túnel.
Acá tenemos una imagen donde se muestra tejido embrionario y existen 2 áreas, donde las células están muriendo por apoptosis, si vamos a la imagen, se observa fragmentos del núcleo, y hay otra en donde el núcleo se encuentra más conservado, redondo, pero igual se marcan, están en etapas más tempranas de la apoptosis
Incluso en un cultivo celular puedo detectar las células que están en necrosis y las que están en apoptosis.
En este caso, por qué yo se que el rojo es necrosis y el verde es apoptosis.
Si pensamos que se agrego el colorante rojo, las células necróticas me quedan marcadas porque hay ruptura de la membrana, el colorante puede ingresar y marcar la célula, esa es la diferencia, con apoptosis en donde la membrana queda intacta.
Hay otra técnica, en donde se puede detectar unos fosfolípidos que normalmente se encuentran mirando hacia el interior de la célula y cuando comienza la apoptosis estos residuos se expresan hacia el medio extracelular. Estos fosfolípidos se llaman fosfatidilserina, y nos permite detectar etapas más tempranas de la apoptosis, porque ocurre antes de las modificaciones del núcleo.
A modo de resumen el siguiente cuadro comparativo:
| Apoptosis | Necrosis |
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La apoptosis está muy ligada al desarrollo del cáncer, cuando no ocurre va a dar origen a células neoplásicas. La apoptosis es un mecanismo de reparación de células dañadas, por lo tanto es muy importante, tiene mucha relación con la neoplasia y el ciclo celular, y lo otro que es muy importante, es el ciclo de vida del leucocito neutrófilo, que tiene relación directa con el proceso de la inflamación, entonces 2 grandes aplicaciones de la apoptosis: el cáncer y la inflamación que hoy en día se ha ligado ciento por ciento al cáncer.
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