La apoptosis es un tipo de muerte celular programada (tipo 1), en la que las células mueren de una manera controlada, en condiciones fisiológicas normales, sin generar inflamación ni productos de desecho libres. La muerte por apoptosis es controlada genéticamente, y responde a ciertos factores ambientales o internos que pueden gatillar su inicio. Dado que la apoptosis se inicia con el control de la misma célula que va a morir, se dice que es un tipo de suicidio celular, que es muy común durante el desarrollo embrionario y también en ciertos procesos fisiológicos del organismo que contribuyen al mantenimiento de su estructura y correcto funcionamiento.
De este modo, la apoptosis es sumamente importante para el desarrollo y mantenimiento de la estructura del organismo. Durante el desarrollo embrionario, el proceso de apoptosis permite modelar los diferentes órganos y estructuras corporales, generándose un equilibrio coordinado entre la proliferación y la muerte celular. Por ejemplo, los embriones humanos poseen tejido entre los dedos de las manos (membranas interdigitales), que durante el desarrollo embrionario se elimina por la muerte programada de las células que los conforman. La apoptosis también controla la cantidad de neuronas que se forman durante el desarrollo del sistema nervioso y elimina células defectuosas.
En los organismos adultos, la apoptosis sigue siendo igual de importante, constituyendo, en muchos casos, un sistema de defensa. En este sentido, gracias al proceso de apoptosis se eliminan células que poseen mutaciones importantes en el ADN (que pueden convertirse en tumorales) y células infectadas por virus.
Bases moleculares de la apoptosis
La apoptosis es regulada por un conjunto de proteínas, que interactúan entre sí, y con otras moléculas señalizadoras de la célula.
Cuando una célula va a iniciar el proceso de apoptosis, la familia de las proteínas Bcl-2 regulan la liberación de citocromo c por parte de las mitocondrias. Una vez liberado, el citocromo c (que normalmente se encuentra contenido en el espacio intermembrana de las mitocondrias) activa a una familia de enzimas citoplasmáticas denominadas caspasas, que se encargan de llevar a cabo la cascada de reacciones enzimáticas que dirigen a la célula hacia la muerte controlada.
Dado que el inicio de la apoptosis se marca por la liberación de citocromo c por parte de las mitocondrias, se dice que éstas son las organelas que ‘’deciden’’ cuándo se inicia el proceso.
Regulación de la apoptosis
El proceso de apoptosis se puede activar como consecuencia de diferentes situaciones que involucran tanto variables internas como externas de la célula.
Entre las variables externas, podemos mencionar:
– El factor de necrosis tumoral (TNF): Se trata de una molécula que en general es producida por algunos glóbulos blancos en respuesta a la presencia de un antígeno. Cuando esta molécula está presente en el medio e interactúa con sus receptores específicos en la membrana de una célula (denominados ‘’receptores de muerte’’), se activa la cascada de las caspasas mencionadas anteriormente, que inicia automáticamente el proceso de apoptosis.
– Factor de crecimiento transformante β (TGF-β): Esta molécula también es sintetizada por algunas células inmunes bajo ciertas condiciones. Tiene múltiples funciones relacionadas con la regulación de la diferenciación y proliferación celular, pero su efecto sobre una célula depende de muchos factores internos y externos que lo acompañen. Entre los efectos que puede causar, se incluye el inicio de la apoptosis.
– Radicales libres y moléculas oxidantes: Su exceso puede provocar daños irreversibles en la célula, generando un grado de estrés tal que desencadena el proceso de apoptosis con la finalidad de eliminar a la célula dañada sin provocar un proceso inflamatorio.
– Algunos neurotransmisores
– Radiaciones ionizantes y UV: Actúan con el mismo principio que los radicales libres y las moléculas oxidantes mencionadas anteriormente.
Por otra parte, existen variables internas que también tienen la capacidad de desencadenar el proceso de apoptosis. Entre ellas, determinadas mutaciones en el ADN cumplen un rol importante. Por ejemplo, si dichas mutaciones afectan el correcto funcionamiento de genes que codifican proteínas que regulan el proceso de proliferación celular, la célula se predispone a perder el control sobre su proliferación y así convertirse en una célula tumoral. En vía de evitar esto, los oncogenes y los supresores tumorales son capaces de iniciar el proceso de apoptosis.
A su vez, entre las variables internas se incluyen fallas en los puntos de control del ciclo celular. Es decir, si la célula identifica que hay fallas en el proceso que conduce a la mitosis, se gatilla la apoptosis y se evita la reproducción de errores en células hijas.
También existen variables internas y externas que pueden inhibir la apoptosis. Entre las variables externas, encontramos a los llamados ‘’factores de supervivencia’’, que incluyen algunas hormonas, los factores de crecimiento, y determinados aminoácidos y minerales.
Dentro de la célula, también hay determinadas proteínas que regulan el proceso de apoptosis, siendo la familia de las Bcl-2 las más importantes. Esta familia incluye tanto proteínas antiapoptóticas como proapoptóticas.
Características de las células apoptóticas
Las células que han iniciado el proceso de apoptosis comparten ciertas características distintivas. Entre ellas, podemos mencionar:
– Pérdida de la función mitocondrial: Se interrumpe la cadena de transporte de electrones que normalmente se encarga de generar energía para la célula. Los canales de la membrana mitocondrial cambian su permeabilidad y se liberan proteínas que comúnmente se encuentran en el espacio intermembrana hacia el citoplasma celular (como el citocromo c mencionado anteriormente).
– Fragmentación del ADN: Se activan endonucleasas dentro del núcleo celular que se encargan de realizar cortes en el ADN. Este proceso irreversible produce la fragmentación del ADN de la célula que va a morir por apoptosis.
– Disminución del volumen celular: El citoesqueleto se reorganiza provocando una contracción del citoplasma, reduciéndose así el volumen total de la célula.
– Formación de vesículas a partir de la membrana plasmática: Las propiedades químicas y físicas de la membrana plasmática se alteran, cambian la ubicación determinadas proteínas de la membrana, y se generan vesículas.
– Formación de cuerpos apoptóticos: Los cuerpos apoptóticos son vesículas que se forman en la última etapa de la apoptosis, fragmentando a la célula. Contienen partes del citoplasma, con restos de organelas y de moléculas nucleares.
Al finalizar la apoptosis, los cuerpos apoptóticos son eliminados por fagocitosis gracias a células fagocíticas que los incorporan en su citoplasma y los digieren para su eliminación definitiva. De esta manera, se evita la liberación del contenido celular que provocaría inflamación.
Autora
Escrito por Tatiana Bengochea para la Edición #119 de Enciclopedia Asigna, en 12/2022. Tatiana es Lic. en Ciencias Biológicas y Prof. en Biología. Graduada en la UBA, Arg.