Canibalismo celular y salud

Canibalismo celular y salud
Un equilibro de vida y muerte celular es fundamental para la salud.

Aunque en general no nos gusta admitirlo, la muerte es consustancial a la vida.

No puede concebirse la una sin la otra.

El juego de la vida y de la muerte, de hecho, sucede cada día, cada hora, cada minuto en nuestros cuerpos, y su correcto equilibrio es imprescindible para gozar de buena salud.

Hasta la fecha, se han descrito tres tipos de muerte celular que suceden por mecanismos moleculares diferentes.

Estos son la autofagia, la apoptosis y la necrosis. La autofagia, como su nombre indica, es una forma de autodestrucción por auto-digestión.

En ausencia de nutrientes adecuados, tal vez en un intento de sobrevivir, la célula destruye sus propios componentes, digiriéndolos en vesículas especiales llamadas lisosomas.

Es el equivalente a que, inducidos por el hambre, nos comiéramos alguna parte de nuestros cuerpos, pero al final muriéramos de todas formas.

Es, horroroso, pero las células no tienen sentimientos.

La apoptosis es una muerte celular que se desencadena por ciertos estímulos, entre los que se puede citar, por ejemplo, el daño al ADN.

Si la célula detecta que el daño no puede ser reparado, desencadena un proceso molecular de suicidio, que se puede producir igualmente por una variedad de factores externos. Entre estos factores se encuentra la infección por virus.

Las células infectadas son inducidas a suicidarse por células inmunes, lo que impide la reproducción del virus en su interior y que este pueda continuar infectando otras células sanas.

La necrosis es un tipo de muerte menos sofisticado que los anteriores, y se produce por la rotura irreparable de la membrana celular, lo que conduce a la pérdida de proteínas, iones, etc. desde el citoplasma al medio exterior y la consiguiente desorganización o detención de los procesos que mantienen la vida.

Puede producirse necrosis, por ejemplo, si nos damos un golpe fuerte que dañe algunas de nuestras células.


FAGOPTOSIS

Recientemente, se ha descrito un nuevo proceso de muerte celular que, a diferencia de los anteriores, no depende de mecanismos de la propia célula.

Este proceso conduce a la muerte por ingestión y digestión por “células comedoras”, llamadas fagocitos, por lo que se ha denominado fagoptosis.

El proceso de ingestión y digestión celular, llamado fagocitosis, es conocido desde finales del siglo XIX. La fagocitosis es fundamental en la lucha contra las infecciones por bacterias, ya que estas son principalmente eliminadas por su ingestión y digestión por las células fagocíticas del sistema inmune, principalmente los llamados macrófagos y neutrófilos.

Hasta hace poco, se pensaba que la fagocitosis se limitaba a la lucha antibacteriana y que las células del cuerpo no podían ser fagocitadas en condiciones normales. Sin embargo, esta idea se ha revelado falsa. Hoy se sabe que todas las células corren el riesgo de ser comidas.

De hecho, que una célula sea comida o no depende de señales moleculares que esta presenta en su superficie. En este sentido, existen dos tipos de señales: las señales “cómeme” y las señales “no me comas”.

Las señales “cómeme” consisten en moléculas de la superficie de la célula que indican a los macrófagos, las principales células fagocíticas, que la célula no está sana. Estas señales aparecen cuando la célula no puede generar suficiente energía para mantener los procesos de la vida.

NO ME COMAS

Pero además de las señales “cómeme” tenemos las señales “no-me-comas”. Estas señales las constituyen moléculas también localizadas en la superficie celular que indican a los macrófagos que la célula goza de buena salud.

Una señal “no-me-comas” muy importante la genera una molécula localizada en la superficie de los glóbulos rojos de la sangre.

Dos millones de glóbulos rojos son producidos cada segundo en nuestros cuerpos. Tras 120 días de vida, los glóbulos rojos viejos deben ser eliminados por fagocitosis a la misma velocidad de dos millones por segundo, lo que mantiene el necesario equilibrio.

La fagocitosis es inducida por la pérdida de la molécula “no-me-comas” en los glóbulos rojos viejos, lo que permite que sean fagocitados y digeridos por los macrófagos.

Por consiguiente, que una célula sea fagocitada o no depende del correcto equilibrio de fuerzas entre las señales “cómeme” y las señales “no me comas”.

Si este equilibrio se rompe, puede causarnos severas enfermedades. Por ejemplo, la fagocitosis inadecuada de células sanas de la sangre genera una enfermedad llamada Hemofagocitosis.

Sorprendentemente, se ha comprobado también que es posible la fagocitosis inadecuada de neuronas.

Estás células, de las que siempre tenemos menos de las que nos gustaría, pueden en ocasiones ser fagocitadas por las llamadas células gliales del cerebro.

La incorrecta fagocitosis neuronal se ha comprobado implicada en el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer o el Párkinson.

Otra enfermedad en la que una incorrecta fagocitosis puede ejercer un papel importante es el cáncer, en este caso no por un incremento en la misma, sino por su inhibición.

Se ha comprobado que la mayoría de las células tumorales muestran en su superficie altas concentraciones de las moléculas “no-me comas” de los glóbulos rojos, lo que inhibe su fagocitosis.

En animales de laboratorio se ha podido estimular la fagocitosis de células tumorales mediante el bloqueo de dicha molécula “no-me-comas”, lo que ha resultado en un menor crecimiento tumoral.

Cada día, la ciencia continúa produciendo nuevo conocimiento, muchas veces sorprendente e insospechado, que permite siempre imaginar su utilización para mejorar la vida y la salud de todos.

Un descubrimiento inesperado viene a añadir una nueva función a una de las células estrella del sistema inmune: el macrófago.

Como su nombre indica, los macrófagos, son células grandes (macro) capaces de comer (fagos), de fagocitar –como se dice en lenguaje científico– microorganismos como bacterias o virus, (y también células muertas y restos de las mismas) para matarlos y digerirlos en su interior.

Los macrófagos son células fundamentales para la lucha antibacteriana y, en particular, para la lucha contra las llamadas micobacterias, causantes de enfermedades tan graves como la tuberculosis o la lepra.

En los últimos años se ha ido descubriendo que los macrófagos no solo desempeñan una función crítica para la defensa del organismo, sino también en otros importantes procesos. Entre ellos, se encuentran nada menos que la regeneración de los capilares sanguíneos rotos, la formación de los ductos de las glándulas mamarias, la generación de los distintos tipos de células del páncreas, el mantenimiento de las células madre que generan la sangre, y el control del metabolismo de las grasas.

Pues bien, ahora, dos investigadores de la Universidad de Washington, en Seattle, EE.UU. descubren que los macrófagos median la comunicación entre dos tipos de células, comunicación que resulta fundamental para el correcto ordenamiento espacial de estas células en estructuras funcionales. El descubrimiento se produjo al estudiar la formación de las bandas del cuerpo del pez cebra, un pequeño pececillo cuyo cuerpo está cubierto de franjas de color negro y amarillo que explican su nombre.

El pez cebra es uno de los animales modelo utilizados por numerosos laboratorios para estudiar el proceso del desarrollo, ya que se reproduce con facilidad en un acuario y su longevidad no es elevada, por lo que se pueden estudiar varias generaciones en un tiempo relativamente corto. Además, los huevos y los peces recién nacidos son transparentes, lo que facilita el estudio de lo que sucede en su interior cuando están creciendo. 

Las bandas del cuerpo de este pez se generan mediante el ordenamiento de dos tipos de células que producen diferentes pigmentos. Las bandas amarillas están formadas por células llamadas xantóforos (que producen un pigmento similar a la xantina, de color amarillo) y las bandas negras, por células llamadas melanóforos (que producen melanina, un pigmento de color oscuro).

El correcto ordenamiento espacial entre xantóforos y melanóforos se logra mediante la comunicación entre estas dos células, que se envían señales moleculares, lo cual conduce a que se organicen y formen las bandas negras y amarillas. Era conocido que esta comunicación tenía lugar de un modo bastante peculiar. Los xantóforos emiten una especie de finas prolongaciones de su membrana celular, como unos “hilillos”, que se extienden y se dirigen a los melanóforos, con los que toman contacto. 
Estas prolongaciones contienen en sus extremos unas pequeñas vesículas cargadas con moléculas señal, las cuales modifican el comportamiento de los melanóforos de modo que se organizan en bandas a lo largo del cuerpo. De algún modo, esta organización permite al mismo tiempo la organización de los xantóforos en bandas alternantes con las de los melanóforos.


A mordisco limpio

El modo en que estas prolongaciones se formaban y por qué y cómo se dirigían hacia los melanóforos era un completo misterio. Para intentar averiguar qué sucedía, los investigadores utilizaron la microfotografía time-lapse. Este es un tipo de fotografía microscópica en la que se toman fotos en un lapso definido de tiempo, por ejemplo, una foto por minuto. 

Estas fotos pueden luego ensamblarse para generar una película en tiempo acelerado. Fuera de la microscopía, estas películas son muy comunes para examinar la evolución de las nubes, cómo se abren las flores, etc.

Las películas realizadas en peces vivos, utilizando tinciones moleculares específicas para revelar las prolongaciones, mostraron que estas se movían de una célula a otra siguiendo caminos aparentemente aleatorios, pero que, curiosamente, recordaban la forma en que los macrófagos se movían. Las películas no revelaban la presencia de macrófagos, pero puesto que en el pez cebra en desarrollo casi todo es transparente, casi nada se ve bien a menos que se marque o se tiña con alguna molécula que confiera un color a lo que se desea ver.
Los investigadores decidieron eliminar los macrófagos de los peces cebra mediante métodos farmacológicos. 

Comprobaron así que en los peces sin macrófagos las bandas de sus cuerpos no se formaban bien y, en su lugar, aparecerían como unas manchas negras, que indicaban desorganización celular, resultado de una incorrecta comunicación entre los xantóforos y los melanóforos. 

Así pues, la evidencia indicaba que los macrófagos estaban implicados en la comunicación entre estas dos células.
Los científicos intentaron revelar la presencia de los macrófagos marcándolos molecularmente con anticuerpos que solo se unen a proteínas en la membrana de estas células, anticuerpos que a su vez estaban unidos a sustancias coloreadas. En estas condiciones volvieron a realizar el estudio time-lapse.

De este modo, observaron algo espectacular: los macrófagos, que ahora ya eran visibles, “mordían” la superficie de los xantóforos, estiraban su membrana formando el “hilillo”, y lo transportaban hasta los melanóforos, en los cuales depositaban las vesículas con las moléculas señal del extremo de la prolongación. Tras realizar esta operación, el macrófago abandonaba la escena.

Los científicos creen que este nuevo comportamiento de los macrófagos no se limita al pez cebra, dado que las funciones de los macrófagos son muy similares en las distintas especies del reino animal. 

Por consiguiente, este descubrimiento abre la puerta a investigar en qué otros organismos los macrófagos participan en la organización de las células que forman los distintos órganos y tejidos, la cual, si no es correcta, puede causar diferentes enfermedades.

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Publicado por Jorge Laborda en Quilo de Ciencia 
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