Células madre hematopoyéticas - luis-arturo

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE HONDURAS EN EL
VALLE DE SULA
PATOLOGIA
DR. ELIZABETH CASCO DE NUÑEZ
LUIS ARTURO ALVARADO PINEDA
20070010652
CÉLULAS MADRE
Los términos aplicados en español para identificar a estas células han sido variados.
Inicialmente se utilizó el mismo término que en inglés: stem cells, pero posteriormente se
han introducido diversos nombres que han dependido más bien del criterio del traductor.
Así encontramos los de células troncales, células tronco, células precursoras, células
progenitoras y células estaminales. De estos preferimos el término de células madre. Por
otra parte, le célula progenitora o precursora puede considerarse una célula que ya ha
alcanzado una diferenciación parcial y ha perdido la capacidad pluripotencial de la célula
madre. Además, en su progresión evolutiva, puede comprometerse con un determinado
linaje celular y dar lugar a células especializadas específicas.
Desde el punto de vista de su capacidad reproductiva y funcional, las células madre se han
definido como aquellas que pueden dividirse simultáneamente para mantener por un lado su
auto-renovación, con producción de más células madre semejantes a ella, y por otro lado,
generar células hijas comprometidas con diferentes linajes celulares que se diferencian en
diversos tipos de células especializadas, no solo morfológicamente, sino también
funcionalmente. Además, se le han añadido 2 propiedades funcionales: las capacidades de
implantación persistente tanto en tejidos dañados como en sanos.
Fig. 1. Propiedades de las células madre.
De acuerdo con su estado evolutivo, las células madre se clasifican en embrionarias y
somáticas o adultas.
Célula madre embrionaria
Deriva del embrión de los mamíferos en su etapa de blastocisto y posee la capacidad de
generar cualquier célula diferenciada en el organismo.
Después de la penetración del espermatozoide, el óvulo fecundado adquiere la condición de
cigoto, en el que durante su recorrido por la trompa de Falopio, se van produciendo
sucesivamente distintos períodos de división celular que aumentan rápidamente el número
de sus células, las cuales reciben el nombre de blastómeros. Aproximadamente a los 3 días,
el embrión tiene el aspecto de una esfera compacta que se denomina mórula y que contiene
de 12 a 16 blastómeros. Alrededor de los 4 días llega a la cavidad uterina, y sobre los 5
días, comienza a introducirse líquido en su interior para formar una cavidad: el blastocele.
En esta etapa, el cigoto se llama blastocisto y posee en uno de sus polos una agrupación
celular que recibe el nombre de masa celular interna o embrioblasto que forma una
prominencia dentro del blastocele. Las células que la integran dan origen a todos los tipos
celulares, sistemas, tejidos y órganos del individuo en formación. Además, tiene una capa
celular aplanada que recubre la cavidad del blastocisto y la parte exógena del embrioblasto,
la cual se denomina masa celular externa o trofoblasto, de donde deriva la placenta.
Hacia el final de la primera semana del desarrollo, el blastocisto humano ha comenzado su
anidación en la mucosa uterina mediante la introducción en esta de las células trofoblásticas
que recubren el polo del embrioblasto.
Un aspecto que debe quedar bien esclarecido es que las células de la masa interna no
mantienen indefinidamente in vivo su capacidad de generación de cualquier tipo celular,
pues estas se van diferenciando progresivamente en los diversos tipos celulares durante la
fase intrauterina del desarrollo. Sin embargo, cuando se extraen de su ambiente embrionario
natural y se cultivan in vitro, sí son capaces de proliferar ilimitadamente y a su vez
mantener su potencial de generar células capaces de diferenciarse en cualquiera de los
tejidos del organismo. En este estado es que se califican como células madre embrionarias.
Fig. 2. Esquema simplificado de la generación de células madre embrionarias y somáticas.
Las células germinales no inician la diferenciación sexual hasta la mitad de la gestación; se
conoce que hasta ese momento mantienen capacidad de diferenciación hacia diferentes
líneas celulares. Las células madre germinales se han aislado a partir de esas células
germinales primordiales embrionarias y fetales, y tal como ocurre con las células madre
embrionarias, estas poseen una gran capacidad proliferativa que se hace evidente cuando se
someten a cultivo. Se ha señalado que en estas condiciones las células madre germinales se
mantienen viables solo durante 70 a 80 pases, pero tienen la ventaja que no forman
teratomas cuando se inyectan en ratones, por lo que pudieran representar una fuente más
segura de material trasplantable.
A pesar de que las células madre embrionarias de ratón se venían estudiando desde el inicio
de los años 80 del siglo pasado, no fue hasta 1998 que se obtuvieron las primeras células
madre embrionarias de procedencia humana, lo que abrió un nuevo campo de investigación
y posibilidades de aplicación práctica.
Históricamente, el término de célula madre embrionaria se introdujo en 1981 para
distinguir las células embrionarias procedentes de las masa celular interna, de aquellas
derivadas de teratocarcinomas y que también poseen la capacidad de diferenciarse en
distintos tipos celulares.
Para que las células madre embrionarias puedan crecer indefinidamente y mantener su
estado indiferenciado, se utiliza en los cultivos una capa alimentadora formada por
fibroblastos embrionarios de ratón y un suplemento de factor inhibidor de leucemia (LIF,
del inglés leukemia inhibitory factor) para aprovechar su actividad bloqueadora de la
diferenciación. Cuando las células embrionarias se extraen de estas condiciones comienzan
a diferenciarse espontáneamente. El mecanismo por el cual los fibroblastos embrionarios
de ratón facilitan el crecimiento indiferenciado de las células embrionarias humanas, no
está bien esclarecido, pero posiblemente sea multifactorial. Recientemente se ha planteado
la necesidad de buscar sustitutos para esta capa nutricia xenogénica.
La diferenciación espontanea que ocurre en los cultivos de células embrionarias puede
acelerarse en determinadas condiciones. En el ratón, el método más empleado es la
formación de cuerpos embrioides y su forma más simple es hacer el cultivo celular en
suspensión en ausencia de la capa alimentadora o del LIF. Así, se genera un agregado
celular llamado cuerpo embrioide, en el que se forman 2 capas: una externa que tiene las
propiedades del endodermo extraembrionario, y otra interior que representa el tejido
embrionario con capacidad generativa de las diferentes líneas celulares. El cultivo de estos
cuerpos embrioides bajo diferentes condiciones ambientales puede dar origen a diversos
tipos de células diferenciadas. Los cuerpos embrioides también se han podido obtener a
partir de células madre embrionarias humanas.
Sin lugar a dudas, las células madre embrionarias han resultado un gran aporte científico
que ha despertado un gran interés no solo en el campo de la biología del desarrollo, sino
también en el de la medicina regenerativa en particular, por las expectativas que se han
creado para su aplicación terapéutica en múltiples enfermedades humanas. Sin embargo,
esto último es un proceder muy complejo, pues existen varios aspectos que aún no son bien
conocidos, entre ellos uno fundamental: no conocemos bien cómo hacer que la célula
embrionaria humana se diferencie en una célula específica y cuáles son los factores y
señales que lo harían posible. Por otra parte, se conoce que el trasplante de células madre
embrionarias puede formar teratomas o teratocarcinomas. Además, puesto que estas células
proceden de un embrión humano vivo, desde el primer momento su manipulación y destino
se ha enfrentado en diferentes países a una fuerte oposición, basada principalmente en
aspectos éticos, religiosos y políticos.
Célula madre somática o adulta
Clásicamente se ha definido como una célula especializada dentro de la organización de las
células de un tejido específico de un organismo ya formado, que está restringida en su
capacidad de diferenciación y es capaz únicamente de generar células del tejido que
representa, a las que debe recambiar de forma natural. Se ha señalado que en su evolución
el organismo sitúa en los tejidos células madre somáticas como parte de los mecanismos
que emplea para su renovación en condiciones fisiológicas o ante un daño hístico.
Sin embargo, en los últimos años, se han realizado varios estudios que han aportado
resultados sorprendentes, pues sugieren que la potencialidad de algunos tipos de células
madre adultas es mayor de lo esperado, ya que han mostrado en determinadas condiciones
capacidad para diferenciarse en células de diferentes linajes. El caso más destacado es el de
las células madre hematopoyéticas capaces de diferenciarse en diversos tejidos, entre ellos
endotelio, músculo cardíaco, músculo estriado, hepatocitos, neuronas, piel e intestino.
Aunque se ha planteado que los criterios establecidos para definir a una célula madre adulta
son difíciles de comprobar experimentalmente, se ha señalado que la mayor parte de los
criterios que cumplen las células madre embrionarias los satisfacen también la célula madre
hematopoyética, pues esta puede tener divisiones auto-renovadoras, puede dar lugar a todas
las células sanguíneas, reconstruir la médula ósea cuando se trasplanta en receptores
irradiados letalmente o aplasiados mediante quimioterapia, y además se ha observado su
implantación en tejidos sanos. Más recientemente, estos criterios se han aplicado también
para identificar otras células madre adultas, como es el caso de la célula madre del tejido
nervioso.
Diversas informaciones han señalado la existencia de células madre adultas en varios sitios
del organismo que incluyen médula ósea, sangre periférica, sangre del cordón umbilical,
cerebro, médula espinal, grasa, pulpa dentaria, vasos sanguíneos, músculo esquelético, piel,
tejido conjuntivo, córnea, retina, hígado, conductos pancreáticos, folículo piloso, tejido
gastrointestinal y pulmón.
Todos estos hallazgos han ampliado los conocimientos sobre las células madre adultas, y
particularmente los relacionados con el mayor potencial generativo de algunos de sus tipos
que lo acercan al de las células embrionarias. Esto ha creado nuevas perspectivas para el
tratamiento de diferentes enfermedades con células madre adultas, lo que inicialmente se
pensaba solo podía hacerse con células madre embrionarias.
POTENCIALIDAD CELULAR
La potencialidad representa la capacidad y posibilidades de diferenciación, de las células, y
se manifiesta en el ámbito natural de acuerdo con el orden jerárquico de su desarrollo. De
acuerdo con su potencial de diferenciación las células madres se han clasificado en:
totipotentes, pluripotentes y multipotentes.
Las células madre totipotentes son aquellas que en las condiciones apropiadas son capaces
de formar un individuo completo, pues pueden producir tejido embrionario y extraembrionario. Así en el ciclo evolutivo posfecundación, el cigoto u óvulo fertilizado se
considera una célula totipotente, capaz de dar origen a todo el organismo. Igual sucede con
la etapa siguiente de mórula, en que todas las células son totipotentes. En el ratón se plantea
que la totipotencia solo persiste hasta el estadio evolutivo de 8 células.
Las células madre pluripotentes son las que tienen la habilidad de diferenciarse a tejidos
procedentes de cualquiera de las 3 capas embrionarias. Aunque estas células por sí solas no
pueden producir un individuo, ya que necesitan el trofoblasto, sí originan todos los tipos de
células y tejidos del organismo. En esta categoría estarían las células provenientes de la
masa celular interna del blastocisto.
En la categoría siguiente estarían las células madre multipotentes, que pueden diferenciarse
en distintos tipos celulares procedentes de las misma capa embrionaria, lo que las
capacitaría para la formación de tipos celulares diferentes, pero no de todos.
Tradicionalmente, las células madre adultas se habían ubicado en esta etapa de la evolución
celular. Sin embargo, en los últimos años, se ha hecho evidente que la potencialidad de
algunos tipos de células madre adultas es mayor que la que habitualmente se les confería,
pues se evidenció que podían diferenciarse en tejidos derivados de cualquiera de las capas
embrionarias, señalándose como el caso más típico el de las células madre
hematopoyéticas. Este fenómeno ha sido calificado como versatilidad de las células madre
adultas, tomando en cuenta la flexibilidad que tienen algunas de ellas para formar células
especializadas de otros linajes. Para esto se ha planteado que cuando su entorno natural es
sustituido por otro, cambian su programa de diferenciación de acuerdo con las nuevas
señales de diferenciación que reciben, por lo que se les ha asignado capacidad
pluripotencial, y en este sentido, se asemejarían a las células madre embrionarias. Estos
hechos contradicen el dogma clásico en biología celular de la capacidad diferenciativa
limitada de las células madre adultas. El cambio del programa de diferenciación podría
estar relacionado con variaciones en las señales internas y externas que recibirían las
células en las interacciones que tendrían con todos los elementos constitutivos del nuevo
microambiente, hábitat o "nicho" en que se situarían en el organismo. Entre esos elementos
podrían considerarse, entre otros factores: proteínas promotoras e inhibidoras del ciclo
celular, factores secretados por las células vecinas, interacciones intercelulares y con la
matriz extracelular del tejido mediante proteínas de membrana. Recientemente se ha
propuesto una interesante explicación para estos cambios, basada en las modificaciones que
podrían suceder en diferentes fases del ciclo celular, en la modulación de la cromatina y en
la variación de los receptores de la membrana celular.
En el orden jerárquico inferior se situarían las células unipotentes, que son aquellas que
solo se pueden diferenciar en un tipo celular, y que han sido calificadas en algunos trabajos
como células en tránsito, células progenitoras comprometidas, o células precursoras.
Finalmente, se encuentran las células diferenciadas, que son las que han alcanzado su plena
maduración y una actividad funcional específica.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS Y
ADULTAS
Los estudios que han puesto en evidencia las propiedades pluripotenciales de algunos tipos
de células madre adultas han creado grandes perspectivas terapéuticas, por lo que se ha
planteado que aunque no están bien definidas las características de estas células y su
mecanismo de acción, es posible que se amplíe su uso clínico mediante su aplicación
autóloga en la regeneración de tejidos. Por otra parte, se han tratado de contraponer sus
indicaciones con las de las células madre embrionarias, pero todavía es muy temprano para
definir la superioridad de unas sobre las otras, por lo que las futuras investigaciones en este
campo contribuirán seguramente a esclarecer aspectos hoy no bien delimitados. Por el
momento, con ambos tipos de células madre se han señalado ventajas y desventajas, que
quizá podrían modificarse en el futuro.
Entre las ventajas de las células madre embrionarias humanas está que ellas virtualmente
pueden formar cualquier tipo de tejido y mantenerse indefinidamente en cultivo. En su
contra tendrían los problemas éticos que provienen de la necesidad de extraerla de su medio
natural que es un embrión en desarrollo, lo que equivaldría a la interrupción de la vida de
un nuevo ser ya en proceso de formación. Además, su procedencia alogénica es en la
actualidad una gran limitante, establecida por la conocidas diferencias en el sistema de
histocompatilidad HLA. Esto pudiera resolverse a mediano o largo plazo mediante el
desarrollo de óptimos métodos de inmunotolerancia o en un período más cercano, con el
empleo de células embrionarias provenientes del propio paciente, lo que equivaldría a un
autotrasplante sin problemas de rechazo u otras reacciones inmunes que se presentan con el
trasplante de células alogénicas. En esto intervendría el desarrollo del método de la
transferencia de un núcleo de célula somática del propio paciente a un óvulo desnucleado,
con lo que se crea un embrión, derivado de una célula somática y que algunos han llamado
"embrión artificial", el cual se lleva hasta la fase de blastocisto para la obtención de las
células embrionarias que se utilizarían en el enfermo y que tendrían las características de
células autólogas. Este proceder es lo que se ha llamado clonación terapéutica, que ya ha
sido aceptada por gran parte de la comunidad científica, mientras que se mantiene la
oposición a la clonación con fines reproductivos.
Fig. 3. Aplicaciones de la clonación de embriones humanos.
Por otra parte, aún no se han establecido ni se conocen bien las condiciones necesarias para
la diferenciación hacia líneas celulares específicas, aunque se espera que en este campo
pueda avanzarse con rapidez a medida que se vayan incrementando los conocimientos que
podrían proporcionar las investigaciones actuales y perspectivas. Una desventaja adicional,
es su conocida potencialidad teratogénica.
En cuanto a las ventajas de las células madre adultas, se plantea que dada su procedencia
autóloga, no producen trastornos inmunológicos ni presentan problemas éticos. Pueden ser
de diferentes tipos y obtenerse de distintas fuentes; algunos de ellos tienen un amplio
potencial de autorrenovación y posibilidades de modificar su diferenciación y de utilización
para la transferencia génica.
Entre las desventajas se ha señalado que la mayor parte de estas células tienen una
autorrenovación limitada y una manipulación engorrosa y costosa. Sin embargo, los
resultados obtenidos en algunos ensayos clínicos con células madre adultas de la médula
ósea han abierto la posibilidad de un método de obtención más factible y menos costoso. 3
CÉLULAS MADRE ADULTAS PRESENTES EN LA MÉDULA OSEA
Durante varios años se consideró la célula madre hematopoyética como la única célula en la
médula ósea con capacidad generativa y se pensaba que solo era multipotencial. Sin
embargo, estudios recientes han mostrado que la composición de la médula ósea es más
compleja, pues en ella se ha identificado un grupo heterogéneo de células madre adultas,
entre las que se encuentran los tipos siguientes:




Hematopoyéticas.
Mesenquimales (estromales).
Población lateral.
Células progenitoras adultas multipotentes (MAPC).
Fig. 4. Poblaciones de células madre presentes en la médula ósea.
Células madre hematopoyéticas
Estas células se han utilizado desde hace más de 50 años en el trasplante de médula ósea y
han mostrado su efectividad en el tratamiento de diversas enfermedades. En los primeros
tiempos, su fuente casi exclusiva era la médula ósea; posteriormente se extrajeron de la
sangre periférica, tras su movilización de la médula ósea mediante factores de crecimiento,
y también de la sangre del cordón umbilical. Ocasionalmente se ha usado como fuente
tejido hepático fetal.
Habitualmente se ha empleado el marcador de superficie CD34 para la identificación de
estas células, pero estudios más amplios han mostrado que su inmunofenotipo es más
complejo, ya que puede expresar un espectro de marcadores de acuerdo con su estado de
diferenciación.
En fecha relativamente reciente se ha incorporado un marcador de superficie (CD133) que
indica un estadio más inmaduro de estas células, y se han encontrado células CD133+,
CD34-, CD38-, así como CD34+, CD38- y CD34+., CD38+. Un inmunofenotipo
característico se considera CD133+, CD117+ (c-kit), CD34+, CD38-, Lin- (marcadores de
linaje celular). Algunos autores señalan que hay casos que pueden expresar CD45.
En el ratón se ha planteado que las células madre hematopoyéticas son CD45+, Thy 1.1+
(grupo de antígenos descubierto en el ratón en la superficie de timocitos y linfocitos), ckit+, Sca-1+ (stem cell antigen 1), Lin - y no expresan niveles significativos de CD34 en
contraste con los humanos, en que la mayoría son CD34+.
Estudios recientes apoyan también la existencia de células madre hematopoyéticas CD34-,
lo que va en contra del criterio establecido hasta ese momento de que siempre expresan
CD34. Se ha señalado que en el ratón las células CD34- representan una subpoblación en
estado quiescente, que después que son activadas, mediante diferentes procederes que
incluyen la adición de citocinas, se diferencian en células CD34+. Esto concuerda con las
opiniones de que las células CD34- podrían representar un estado más primitivo que el de
las CD34+. Es posible que algunas de las células CD34- correspondan a la subpoblación
medular recientemente identificada como "población lateral" (del inglés side population),
que contiene una alta proporción de células CD34-.
Otros estudios han incorporado nuevos marcadores en el inmunofenotipo de las células
madre hematopoyéticas, entre ellos el VEGFR-2 (receptor tipo 2 del factor de crecimiento
del endotelio vascular), también conocido como KDR/flk -1. Este es un marcador que se ha
encontrado en células hematopoyéticas y sus precursores, así como en células endoteliales.
Se ha planteado que tiene una intervención importante en el desarrollo hematopoyético y
vascular. Por otra parte, se ha observado que la subpoblación CD34+ KDR+ incluye una alta
proporción de células madre hematopoyéticas con gran capacidad de autorrenovación,
mientras que en la CD34+ KDR- esta capacidad es mucho menor.
Atendiendo a lo antes expuesto, se ha sugerido que las células madre hematopoyéticas son
capaces de contribuir en buena medida a la angiogénesis y vasculogénesis.
En la actualidad se acepta la existencia del hemangioblasto como un progenitor común
endotelial y hematopoyético, lo que apoyaría la potencialidad endotelial de las células
madre hematopoyéticas de la médula ósea. Además se ha señalado que la interrelación
entre las células hematopoyéticas y las endoteliales, es un hecho esencial para la
angiogénesis, puesto que en esta interviene la liberación por las células hematopoyéticas de
varios factores angiogénicos, tales como angiopoyetinas y factores de crecimiento del
endotelio vascular. Tanto en la médula ósea humana como en sangre periférica, la célula
progenitora endotelial se ha caracterizado como CD133+ , CD34+ VEGFR2+ , lo que indica
su estrecho vinculo con la célula madre hematopoyética. A estos marcadores se suman
antígenos distintivos como el CD146 (sialomucina) y el CD144 (VE-Cadherina). En su
maduración, las células endoteliales pierden el antígeno CD133.
Investigaciones recientes han mostrado el potencial de las células madre hematopoyéticas
adultas para la regeneración de diversos tejidos, tanto en experimentos animales como en
ensayos clínicos. Todos estos datos evidencian que el comportamiento y la potencialidad de
las células madre hematopoyéticas son mucho más complejas de lo que se creía
previamente.
Células mesenquimales
En 1976 se informó que de la médula ósea se podían obtener células estromales con
capacidad clonogénica. Con posterioridad, se describió en la médula ósea una población de
células que presentaba una gran capacidad proliferativa y de diferenciación a varios linajes
celulares. Estas células se denominaron células madre mesenquimales, las cuales se
identifican habitualmente por las siglas MSC, del inglés mesenchymal stem cell. También
se han llamado mesenquimatosas o mesenquimáticas. Por su procedencia del estroma de la
médula ósea otros las han llamado células madre estromales. Estas fueron las primeras
células madre no hematopoyéticas que se aislaron de la médula ósea. Entre sus
características se destacan su adherencia al plástico, el aspecto de fibroblastos fusiformes
en cultivos no estimulados, expresión de marcadores específicos como SH2, SH3 y SH4
con ausencia de marcadores hematopoyéticos como CD45, CD34, CD11 y CD14. Más
recientemente se han añadido otros antígenos de superficie útiles para la identificación de
las MSC, como son CD29, CD44, CD71, CD90 y CD106.
Se ha demostrado que las células estromales son necesarias para el mantenimiento y
expansión de células madre hematopoyéticas derivadas de la médula ósea de adultos y de la
sangre del cordón umbilical. Estas células, además de dar apoyo a la hematopoyesis pueden
diferenciarse en osteoblastos, condroblastos, adipoblastos y mioblastos.
Por otra parte, se ha señalado la posibilidad de diferenciación de células estromales
derivadas de la médula ósea en células con marcadores asociados con las neuronas, como
es la nestina. Estas observaciones abren posibilidades para su empleo en diferentes
enfermedades neurológicas y amplían el potencial terapéutico que estas células podrían
tener en la medicina regenerativa.
Población lateral
Esta población se representa en la literatura con las siglas SP provenientes de su nombre en
inglés: side population.
Habitualmente las células madre hematopoyéticas se han identificado mediante su
inmunofenotipaje de membrana estudiado por citometría de flujo. Otra estrategia que se ha
incorporado para su detección es la evaluación de su capacidad funcional para emitir mayor
o menor fluorescencia cuando se enfrentan a determinados colorantes fluorescentes y el
análisis se realiza en un separador de células activadas con fluorescencia (FACS). Esto se
basa en su mayor o menor capacidad para expulsar esos citofluorocromos.
Los estudios iniciales se hicieron en ratones empleando la rodamina -123 y se comprobó la
existencia de 2 subpoblaciones de células primitivas: una con una fluorescencia muy tenue
y otra con una emisión brillante. Con posterioridad se comprobó en los humanos este
diferente comportamiento celular y además que las células hematopoyéticas primitivas
tienen también una mayor capacidad de eliminación del citofluorocromo Hoechst 33342.
Hasta hace poco se aceptaba que la débil emisión fluorescente era un reflejo de su
hipoactividad metabólica y de un estado de quiescencia. Sin embargo, hoy se acepta que la
débil emisión de fluorescencia se debe, en su mayor parte, a la rápida expulsión del
fluorocromo. Este flujo del colorante es mediado al menos por 2 transportadores que se
unen con ATP y que son miembros de la familia ABC (siglas que provienen de su nombre
en inglés: ATP-binding cassette). Estos son el ABCG2, equivalente a una nueva proteína
resistente al cáncer de mama (BCRP), y la glicoproteína P. La subpoblación de células
madre que eliminan rápidamente el Hoechst 33342 presenta un patrón característico en la
citometría de flujo, a lo que se debe su nombre de población lateral.
Se ha señalado que esta población celular tiene una frecuencia media de 0,02 % en la
sangre periférica movilizada y extraída por aféresis, y es menor en la médula ósea y en la
sangre del cordón umbilical. Formando parte de esta población, se han detectado
subpoblaciones CD34+ y CD34- . Se plantea que en los humanos gran parte de las células
SP son CD34-. Por otro lado, se ha señalado que la expresión del transportador ABCG2
constituye una indicación de una célula madre muy primitiva. Se ha indicado que las
células de la SP pueden dar lugar a diferentes tipos de células especializadas e integrarse en
distintos tejidos in vivo que incluyen tejidos no hematopoyéticos.
Células progenitoras multipotenciales adultas
Recientemente se han generado nuevas expectativas en la comunidad científica ante la
posibilidad de que algunas células madre adultas puedan tener propiedades de
diferenciación muy similares a las de las células madre embrionarias. Esto está
estrechamente relacionado con el aislamiento en cultivos de médula ósea de ratas, ratones y
humanos de células progenitoras multipotenciales adultas con una versatilidad inusual, pues
mostraban capacidad de diferenciarse rápidamente en múltiples tipos celulares según las
condiciones de cultivo. Estas células se denominan con las siglas MAPC derivadas de su
nombre en inglés multipotent adult progenitor cells. Después que estas se introducen en
blastocistos murinos, pueden generar la mayoría de los tipos celulares derivados de
cualquiera de las 3 capas embrionarias. De igual forma sucede cuando se someten a
determinadas condiciones de cultivo. Aunque no hay evidencias concretas de que las
MAPC existan como tales en tejidos normales, estas se pueden obtener mediante cultivos a
largo plazo de células estromales de la médula ósea mantenidas en condiciones específicas.
A diferencia de las células madre embrionarias, las MAPC se pueden obtener de la médula
ósea autóloga, con lo que se evita la reacción de rechazo que se puede producir debido a la
expresión en las células embrionarias de antígenos de histocompatibilidad diferentes a los
del receptor de esas células. Por otra parte, no se ha observado en estas el potencial
teratogénico que tienen las embrionarias. Se ha señalado que las MAPC son capaces de
proliferar in vitro con más de 120 divisiones celulares sin un aparente envejecimiento, y
también que no expresan CD34, CD44, CD45, c-kit ni antígenos del complejo mayor de
histocompatibilidad de clase I y clase II. Su expresión de Flk-1, Sca-1 y Thy-1 es muy baja,
pero la de CD13, SSEA-1 (en rata/ratón) y SSEA-4 (en humano) es alta. Los antígenos
embrionarios 1, 3 y 4 específicos de etapas, reconocidos por las siglas SSEA (derivadas del
término que los designa en inglés: stage - specific embryonic antigens), se detectan
mediante anticuerpos monoclonales que se emplearon originalmente para identificar las
primeras etapas del desarrollo del ratón. Las células pluripotentes de los primates expresan
SSEA-3 y SSEA-4, pero el SSEA-1 solo se manifiesta después de su diferenciación. En las
células embrionarias del ratón ese patrón de expresión antigénica se invierte. Las mayores
limitantes que se plantean para el empleo de las MAPC son las condiciones tan
especializadas que al parecer son necesarias para su cultivo. Por otra parte, las condiciones
que se requieren para que se diferencien en tipos celulares específicos no están totalmente
esclarecidas, por lo que esto es un tema de gran interés y objeto en la actualidad de diversas
investigaciones. Indudablemente que la identificación y estudio de las MAPC abren nuevas
perspectivas no solo en su posible aplicación terapéutica, sino también para el mejor
conocimiento de la biología de las células madre.
CONTRIBUCIÓN DE CÉLULAS CIRCULANTES A LA FORMACIÓN DE
TEJIDOS NO HEMATOPOYÉTICOS
En los últimos tiempos se han acumulado algunas evidencias que indican que las células
madre hematopoyéticas pueden contribuir a la homeostasis de tejidos no hematopoyéticos.
Este criterio se apoya en los resultados obtenidos en modelos animales y en observaciones
realizadas en humanos.
Las investigaciones sobre este tema se han realizado en general mediante la evaluación del
quimerismo que se puede producir en determinados órganos, cuando se realiza un
trasplante alogénico de médula ósea o de células madre hematopoyéticas extraídas de
sangre periférica después de su movilización por medio de un factor estimulador. En
algunos trabajos también se han utilizado como material de estudio, casos en que se ha
hecho un trasplante de órgano. En ambas situaciones, donantes y receptores eran de sexos
diferentes, lo que permitía usar el cromosoma Y como marcador para identificar la
existencia de quimerismo en tejidos de casos femeninos. En los trasplantes de células
hematopoyéticas los donantes eran siempre masculinos, mientras que una situación inversa
se usó en los casos de trasplantes de órganos, ya que el órgano trasplantado siempre
provenía de una donante.
En los trasplantes experimentales de células hematopoyéticas practicados en ratones, en la
hembra receptora se observaron células con el marcador masculino en diferentes
localizaciones, que incluían músculo esquelético y cardíaco, neuronas, hepatocitos, células
endoteliales, alvéolos pulmonares, bronquios, tracto digestivo y piel. En los humanos
también se pudieron comprobar diferentes porcentajes de células con el marcador
masculino en diferentes sitios de la receptora, que incluían osteoblastos, hepatocitos,
epitelio gastrointestinal, cardiocitos, piel y células de Purkinje.
En los trasplantes de órganos también se observó quimerismo en el órgano femenino
trasplantado; así en el trasplante hepático se encontraron hepatocitos con el marcador
masculino y en los corazones trasplantados cardiomiocitos con el marcador Y procedente
de células del receptor masculino.
Todos estos datos sugieren que las células procedentes de la médula ósea pueden llegar a
través de la circulación a los tejidos no hematopoyéticos, donde pueden adquirir
características de las células del tejido donde se implanten. En la actualidad, no está
completamente definido el mecanismo por el cual las células madre circulantes pueden ser
atraídas por diferentes sectores del organismo y después diferenciarse en células específicas
de esos tejidos.
Se ha señalado que las lesiones hísticas pueden originar cambios en el microambiente de un
órgano determinado y desempeñar una importante función en la atracción de las células
madre circulantes. Una posibilidad sería la producción en la zona dañada de quimocinas
específicas las cuales atraerían a las células madre dotadas de receptores que les permitan
unirse con ellas (fig. 5). Sin embargo, la situación no parece tan simple, pues las células
madre circulantes también pueden incorporarse a órganos no dañados, situación en que la
explicación resulta más difícil.
Fig. 5. Mecanismo propuesto para explicar la migración de las células madre a tejidos
lesionados.
La habilidad de las células madre adultas para en determinadas situaciones adquirir
características de células específicas de otros tejidos, se ha atribuido a un proceso calificado
como plasticidad celular.
PLASTICIDAD DE LAS CÉLULAS MADRE ADULTAS
En los últimos años, se ha acumulado una serie de conocimientos sorprendentes que
contradicen el dogma de que una célula madre adulta solo puede diferenciarse en células de
un tejido específico. Así, ha surgido el concepto de plasticidad de las células madre adultas.
Como este concepto no está perfectamente esclarecido, se le ha dado una posible
definición, en la que se identifica a la plasticidad como la capacidad que adquieren estas
células, bajo determinadas condiciones microambientales, de diferenciase en células de
tejidos distintos de aquel con el cual la célula madre se encuentra aparentemente
comprometida. Así, se ha señalado una plasticidad potencial para diferentes células madre
adultas, entre las que destacan las hematopoyéticas y las neuronales. Sin embargo, al
parecer esta situación es mucho más compleja, pues sobre esta capacidad se han emitido
diferentes opiniones e interrogantes acerca de los mecanismos que pueden explicar la
versatilidad de las células madre adultas y su aparente plasticidad. En la actualidad, para
esclarecer este proceso, se plantean 4 hipótesis o modelos. Se ha señalado la existencia de
datos en la literatura que apoyan la intervención de 4 mecanismos.
Fig. 6. Plasticidad potencial de algunas células madre adultas (las flechas indican la posible
capacidad de transformación de la célula madre).
Fig. 7. Mecanismos para explicar la plasticidad de las células madre adultas.CMH: célula madre hematopoyética; CET: célula específica
del tejido.A: heterogeneidad de células madre que se ha encontrado en la médula ósea. B: fusión celular con producción de una célula
híbrida con características de ambas células fusionadas. C: procesos de transdiferenciación, desdiferenciación y rediferenciación que
pueden dar lugar a que las células sean reprogramadas y se diferencien en otras de distinto linaje. D: persistencia en el organismo ya
desarrollado de células madre somáticas con capacidad multi o pluripotencial.
Los mecanismos planteados son los siguientes:
1. Heterogeneidad de las células madre presentes en una población celular.
2. Fusión de las células madre trasplantadas con las células específicas residentes en
un órgano.
3. Consumación de un proceso de desdiferenciación y rediferenciación celular.
4. Persistencia de células madre adultas con capacidad multi o pluripotencial.
FUSIÓN DE LAS CÉLULAS TRASPLANTADAS CON LAS CÉLULAS PROPIAS
DE UN TEJIDO
Existen varios trabajos que apoyan el criterio de que la aparente plasticidad y
pluripotencialidad se deben en algunos casos a un proceso de fusión celular. También se ha
visto que la fusión de mioblastos con fibroblastos induce en estos últimos la expresión de
proteínas propias del músculo, lo que ha sugerido la existencia en los mioblastos de algunos
factores que pueden inducir la diferenciación muscular de otros tipos de células. Por otra
parte, se ha señalado que el contacto intercelular podría tener una acción importante en la
fusión de una célula incorporada a un nuevo microambiente. Este mecanismo daría lugar a
células híbridas con características de ambas células fusionadas, pero con la desventaja de
poseer una menor capacidad proliferativa, pues generalmente debido a la fusión adquieren
doble dotación cromosómica.
El mecanismo de fusión celular se ha comprobado en estudios experimentales con ratones
en que la mayor parte de las células híbridas eran tetraploides o hexaploides. Sin embargo,
muchas de las células específicas de tejidos y con marcadores propios del donante que se
han identificado en pacientes que han recibido trasplantes alogénicos de células madre
hematopoyéticas, han mostrado una dotación cromosómica normal. Para compatibilizar
esta situación, se sugirió que tal vez la célula fusionada hiperdiploide podía evolutivamente
llevar su dotación cromosómica a un estado diploide. Pero estudios posteriores no han
favorecido esta hipótesis.
Se ha señalado que hasta donde se conoce en la actualidad, no existe ningún estudio que
permita eliminar radicalmente la posibilidad de la fusión celular como un mecanismo que
pueda intervenir en la versatilidad de las células madre somáticas, aunque es muy poco
probable que pueda justificar todas las observaciones de pluripotencialidad celular
realizadas hasta la fecha. Quizá la fusión pudiera explicar la transformación celular en
determinados tejidos donde la frecuencia de los otros mecanismos sea extremadamente
baja.
EXISTENCIA DE UN PROCESO DE DESDIFERENCIACIÓN Y
REDIFERENCIACIÓN CELULAR
Se ha planteado que una célula madre programada para su diferenciación en células
especializadas específicas puede transdiferenciarse en determinadas situaciones
ambientales, es decir, cambiar su destino y dar lugar a células de otros tejidos diferentes.
Desde hace mucho tiempo se conoce que la desdiferenciación y rediferenciación pueden
ocurrir en ciertos animales, y como ejemplo se citan los anfibios, que son capaces de
regenerar completamente alguna extremidad dañada. Tal como sucede durante el proceso
de la clonación celular, en que el núcleo de una célula somática es sometido a un proceso
de reprogramación genética, se ha planteado la posibilidad de que las células madre adultas
pudiesen ser reprogramadas cuando se extraen de su microambiente natural y se sitúan en
otros diferentes, en los cuales reciben estímulos y señales que las inducen a la activación de
un nuevo programa genético que las lleva a la diferenciación en células del nuevo tejido en
que se han implantado. De esta forma, una célula genéticamente comprometida puede sufrir
un proceso de desdiferenciación mediante un salto atrás en su etapa de maduración y
adquirir por esta retrodiferenciación una nueva capacidad regenerativa, que le permite
después rediferenciarse en células maduras especializadas de estirpes diferentes. Un
ejemplo de este proceso es la desdiferenciación que se ha observado en células epidérmicas
que se han transformado en células inmaduras con características de células madre. 55
PERSISTENCIA DE CÉLULAS MADRE ADULTAS CON CAPACIDAD MULTI O
PLURIPOTENCIAL
Se ha sugerido la posibilidad de que en el organismo después de rebasado el período
embrionario, persistan células madre con capacidad multi o pluripotencial, que en
dependencia del medio en que se sitúen, pueden diferenciarse hacia células de diferentes
linajes. Algunos estudios han evidenciado la existencia de células que apoyan esta
hipótesis.
Hasta el momento, ninguno de los modelos expuestos puede por sí solo explicar
completamente el mecanismo de la plasticidad atribuida a las células madre. Es posible que
en determinados casos, tejidos y situaciones ambientales, pueda ocurrir más de uno de estos
procesos. La explicación de la versatilidad planteada en las células madre adultas es el
objeto de diferentes investigaciones, y resulta de gran interés y preocupación para muchos
científicos en el mundo, lo que seguramente contribuirá a esclarecer este importante tópico
de la moderna biología celular.
Todos los aspectos analizados en este trabajo ofrecen una visión panorámica de los grandes
avances que se han logrado en el estudio de las células madre en un tiempo relativamente
corto, y aunque aún persisten muchas incógnitas por despejar, no cabe duda que la
investigación en este campo ha creado grandes expectativas, fundamentalmente en relación
con la aplicación terapéutica de estas células y el desarrollo de la medicina regenerativa,
pues los nuevos conocimientos podrían abrir las puertas a una verdadera e importante
"revolución" en el tratamiento de diversas enfermedades.
Linajes celulares
Destino celular es el fenómeno por el cual una célula está comprometida a realizar un
determinado programa de diferenciación celular como parte del plan corporal del
organismo. En este proceso, determinados segmentos del genoma son seleccionados
diferencialmente para su expresión e implica una pérdida progresiva de potencialidad para
formar múltiples tejidos, progresando de totipotencia a pluripotencia y finalmente a células
diferenciadas. La adquisición de un compromiso de destino celular es divisible en dos
etapas:


Especificación, en la cual la célula es capaz de diferenciarse autónomamente
incluso si es extraída de su entorno y puesta en un medio “neutro” respecto a la
presencia de determinantes, pero pudiendo revertir todavía su destino.
Determinación, en la que el compromiso es irreversible, diferenciándose incluso
aun siendo dispuesta en un lugar diferente del embrión con determinantes
morfogenéticos diferentes.
Un mapa de destinos celulares muestra en qué se convierte cada parte y cada célula del
embrión, pudiendo trazarse los orígenes de una célula específica: el linaje celular. En la
adquisición de un determinado compromiso de diferenciación intervienen tanto las
interacciones con las células colindantes, cuyos compromisos restringen la potencialidad de
las restantes, como la localización física de la célula a lo largo de los ejes corporales que es
determinada gracias a gradientes de concentración de determinados factores (determinantes
morfogenéticos).
Para explicar el mecanismo de acción de estos determinantes existen modelos metabólicos
en los que inicialmente todas las células embrionarias se encuentran en la misma situación
basal. No obstante, ese estado puede depender de un factor de diferenciación y ante un
aumento de la población de células similares y si éste es de producción limitada las células
competirán por él, y dado que algunas de ellas no podrán disponer de la cantidad suficiente,
optan por dejar de depender de él no limitándolo a las células cercanas (lo que amplifica
aún más las diferencias) pasando a un patrón metabólico diferente. La adquisición
progresiva de un destino celular puede así entenderse que ocurre cuando la célula alcanza
un estado metabólico irreversible que la determina a convertirse a un linaje celular
determinado.
Las células del sistema inmune:
Ya vimos en el capítulo anterior cuáles eran los tipos celulares fundamentales tanto de la
inmunidad innata como de la adquirida. Todas las células del s. inmune provienen de
células madre pluripotenciales o stem cells. Del hígado embrionario surge la médula ósea,
allí existen stem cells que dan lugar a todas las células. Las células stem de la médula ósea
siguen dos líneas fundamentales de diferenciación:
·
·
linaje mieloide,
linaje linfoide.
Del progenitor mieloide o promielocito derivan los eritrocitos e inflamocitos, este último
grupo se subdivide en :
·
·
·
·
Megacariocitos: que van a originar las plaquetas,
Mastocitos,
Granulocitos (Eosinófilos , Basófilos y Neutrófilos)
Fagocitos (Eosinófilos , Neutrófilos , Macrófagos y Monocitos)
Existen múltiples células dendríticas con distintos precursores (tanto mieloides como
linfoides). Del progenitor linfoide derivan:
·
·
·
·
Algunas células dendríticas,
Linfocitos B,
Linfocitos T (tanto cooperadores Th, como citotóxicos Tc)
Linfocitos NK,
Apoptosis
La apoptosis o "muerte celular programada" es una forma de suicidio celular genéticamente
definida, que ocurre de manera fisiológica durante la morfogénesis, la renovación tisular y
en la regulación del sistema inmunitario. Determinados hechos celulares pueden ser
explicados por trastornos en la regulación de los genes responsables de la apoptosis, como
es el caso de la transformación y la progresión tumorales. En este trabajo revisamos las
características fundamentales de este mecanismo de muerte celular, sus variaciones
morfológicas, bioquímicas, los genes involucrados y su papel en el desarrollo de
malignidades, entre otros aspectos de interés.
Los mecanismos que regulan la muerte celular son esenciales para el normal desarrollo y
mantenimiento de la homeostasia. Las células crecen controladamente gracias a la
expresión de nuevos genes que inducen señales de muerte en estadios definidos de
diferenciación y en respuesta a estímulos fisiológicos determinados.
En los años 80 se introduce el término griego de apoptosis que significa "caída de las hojas
de un árbol o de los
pétalos de una flor", para definir las características morfológicas particulares de un tipo de
muerte celular fisiológica, programada genéticamente, que difiere de la muerte celular
patológica o necrosis celular.
Se considera a la apoptosis como un mecanismo fisiológico de muerte (inherente al
desarrollo celular), que se desencadena por diversas señales, las cuales pueden ser
fisiológicas, o por estimulaciones exógenes ambientales. Estas señales pueden actuar sobre
receptores de superficie y causar la activación en cascada de proteínas citoplasmáticas; ello
trae como resultado la activación de un programa genético que conduce, generalmente, a la
nucleolisis por la acción de las endonucleasas. Este mecanismo de muerte celular interviene
en importantes fenómenos fisiológicos como: embriogénesis, mantenimiento de la
homeostasia, renovación tisular y desarrollo y funcionamiento del sistema inmunitario.
Los trastornos en la regulación de la apoptosis por diferentes vías, están presentes en la
etiopatogenia de diversas enfermeddes autoinmunes, neurodegenerativas, y también se
sugiere que participen en el Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA).
Debido a que la apoptosis puede considerarse como un proceso de eliminación de células
defectuosas, la desregulación de los genes que codifican las proteínas relacionadas con la
apoptosis, puede ser la causa del desarrollo de diversos tumores.
CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS DE LA APOPTOSIS
Las características de la célula apoptótica difieren de las observadas en las células que
sufren necrosis. En este último fenómeno la muerte es un proceso "pasivo" que no requiere
de síntesis proteica, y es causado por la pérdida de la homeostasia. Se caracteriza por daño
mitocondrial, rotura de la membrana, lisis celular y liberación de su contenido al medio
extracelular.
Contrariamente, la apoptosis es un proceso activo que implica síntesis proteica, en el cual la
célula sufre una condensación nuclear y citoplasmática. Sus características morfológicas
revelan condensación de la cromatina nuclear, desintegración nucleolar, disminución del
tamaño nuclear, compactación del citoplasma y de organelo (excepto mitocondrias y
ribosomas), alteraciones del citoesqueleto y aspecto de burbuja de la membrana, aunque no
se rompa. Durante el proceso final ocurre fragmentación del DNA debido a una ruptura
internucleosomal del DNA y se forman fragmentos nucleares recubiertos de membrana
(cuerpos apoptóticos), que son fagocitados sin evidencia de reacción inflamatoria.
RECEPTORES DE MEMBRANA CELULAR QUE MEDIAN APOPTOSIS
Un avance importante para la investigación de la apoptosis se logró cuando se indentificó
un antígeno (Ag) de membrana celular capaz de inducir señales de apoptosis. Este receptor
se denominó Fas o Apo-1, cluster de diferenciación (CD) 95, y es una proteína
transmembrana tipo II glicosilada de aproximadamente 43 kD que se expresa
constituitivamente en gran variedad de tejidos normales y líneas tumorales.
El interés en este receptor aumentó cuando se demostró, en modelos murinos, que las
mutaciones en el gen que codifica a este receptor, se relacionan con trastornos
linfoproliferativos por la incapacidad de producir apoptosis.
El Fas/Apo-1 es miembro de la superfamilia de los Factores de Necrosis Tumoral (TNF),
entre los que se encuentran los Receptores TNF tipo I y II, el receptor del factor de
crecimiento neuronal (NGF), CD40 y CD27.
El ligando del Fas/Apo-1 es una proteína de membrana tipo II de 40 kD miembro de la
familia del TNF que está altamente expresado en linfocitos activados. La unión del Ag de
membrana Fas/Apo-1 con su ligando y con anticuerpos antagonistas, es una de las vías de
inicio de señales para la apoptosis. Existe una relación estrecha entre la participación del
ligando Fas y la citotoxicidad mediada por los linfocitos T CD8+, mecanismo efector de
gran importancia en la respuesta inmune antitumoral.
El papel de la interacción Fas/Apo-1 y su ligando en cáncer no está bien establecido; sin
embargo, su papel en la apoptosis sugiere su participación como supresores del tumor. Por
ejemplo, la inactivación de las señales vía Fas debido a la baja expresión de este Ag en la
membrana, puede llevar a la célula a una supervivencia anormal y contribuir al desarrollo y
progresión de malignidades.
MECANISMOS BIOQUÍMICOS DE LA APOPTOSIS
Las vías bioquímicas involucradas en la apoptosis se encuentran actualmente en
investigación. Se conoce que los linfocitos y la mayoría de las células nucleadas
experimentan ruptura internucleosomal del DNA mediante endonucleasas Ca2+ Mg2+
dependiente, entre las que se encuentran la NUC-18, la DNAsa I y la DNAsa II.
Sin embargo, existen múltiples evidencias de apoptosis en células enucleadas, por tanto el
mecanismo apoptótico puede no interesar al núcleo. Ciertos experimentos realizados en
células enucleadas de nematodos que sufren apoptosis, han evidenciado la existencia de
más de una vía de apoptosis, donde los cambios citoplasmáticos pueden ser decisivos. En
esta especie se han definido varios genes que codifican proteínas citoplasmáticas
relacionadas con la apoptosis, como la Ced-3 (ICE-enzima convertidora de IL1 b), Ced-4 y
la Ced-9. En los mamíferos existe la proteasa "ICE like" que forma una familia de proteasas
suicidas y es homóloga a la proteína Ced-3 de nematodos, también se observa homología
entre los genes Ced-9 nematodos y bcl-2 de mamíferos, ambos inhibidores de la apoptosis.
GENES INVOLUCRADOS EN LA APOPTOSIS FAMILIA DE GENES BCL-2
El bcl-2 (B cell leukemia/lymphoma 2 genes) fue el primer proto-oncogen detectado y fue
asociado con procesos malignos de las células B. Durante la maduración de las células B
puede ocurrir una traslocación cromosomal 14,18 en el gen bcl-2; ello provoca un aumento
en la expresión de la proteína citoplasmática Bcl-2, que origina inhibición de la apoptosis
en células B y da por resultado la supervivencia de la célula transformada.22 Está
demostrado que la sobreexpresión del gen bcl-2 en linformas inducidos experimentalmente,
se asocia con la proliferación neoplásica por los efectos inhibitorios de Bcl-2 sobre las vías
de apoptosis. Este gen facilita el aumento de la supervivencia de la célula transformada y de
este modo aumenta la posibilidad de futuras aberraciones genéticas que pueden conducir a
la progresión maligna. La expresión de este gen en algunos tipos de cáncer es un marcador
de mal pronóstico.
El gen bcl-2 forma parte de una familia de genes que intervienen en la regulación de la
supervivencia de la célula. Los miembros de la familia Bcl-2 están integrados por: Bcl-2,
Bax, Bad, Bcl-X1, Bcl-Xs, Mcl-1. El destino de una célula de morir o sobrevivir está
determinado por las diferencias en la expresión de estas proteínas, actuando algunas como
promotoras y otras como inhibidoras de las señales de apoptosis.
La figura 1 nos muestra la regulación de la apoptosis por la familia Bcl-2. Debe observarse
como el heterodímero Bcl-2Bax y la variante Bcl-X1 tienen efecto inhibitorio de la muerte
celular, al impedir la acción de las proteasas cisteínas que median señales de apoptosis. Sin
embargo, la formación de homodímeros Bax-Bax, así como elevados niveles de Bax o BclXs, pueden favorecer la muerte programada de la célula.
FIGURA 1. Regulación de la apoptosis por la familia Bol-2.
Es importante destacar que Bcl-2 no confiere protección a la célula contra la apoptosis, ni
en la selección negativa de células autorreactivas del timo, ni en los mecanismos
citotóxicos de los linfocitos T citotóxicos (CTL). Tampoco se aprecia su efecto protector
sobre las células B inmaduras que sufren apoptosis por entrecruzamiento IgM ni en la
activación de la célula vía receptor Fas/TNF.26
El bcl-2 se expresa de manera importante durante estadios muy tempranos de la
diferenciación de células B y T, y también está altamente expresado en la etapa de
diferenciación final de los linfocitos; es por ello que las células en estadios intermedios de
desarrollo son más susceptibles a la muerte celular.4
OTROS GENES
Es conocido que ciertos oncogenes y genes supresores de tumor influyen en el mecanismo
de muerte celular programada; tal es el caso de los genes c-myc y nur-77, que a pesar de
estar asociados con la progresión del ciclo celular participan en la inducción de apoptosis
en algunas células, también se encuentra el gen bcl-2 que como ya ha sido descrito, bloquea
la apoptosis cuando es sobreexpresado y el gen p53, cuyo requerimiento se produce en
casos de daño genómico. La expresión de estos genes puede inducir a algunos tipos de
cáncer a la apoptosis. Esto sugiere que la muerte celular programada es un mecanismo de
defensa contra la transformación maligna.
El gen p53 ha sido llamado guardián del genoma por ser el encargado de bloquear la
división celular cuando las células han sufrido daño en su material genético. Este bloqueo
lo lleva a cabo deteniendo las células en la fase G1 del ciclo celular, con el objetivo de que
se produzca la reparación del DNA antes de que se replique. Este gen mantiene la
integridad del genoma ya que estimula la apoptosis en las células en las que el daño en el
DNA ha sido sustancial. En diversos tipos celulares incluyendo los linfocitos, la
sobreexpresión de p53 conduce directamente a la apoptosis.
La pérdida de la función normal del gen p53 puede conducir al desarrollo de neoplasias
malignas; de hecho son muy frecuentes las alteraciones en este gen en una variedad de
cánceres humanos (más del 50 % de los tumores humanos están asociados a mutaciones en
p53). Hay evidencias que hacen pensar que el alto riesgo de la transformación maligna en
ausencia de p53 funcional, probablemente origina una oportunidad reducida de reparar el
DNA y una incapacidad de eliminar por apoptosis la célula dañada no reparada. Aunque es
desconocida la base real de la apoptosis inducida por este gen.
Los timocitos de ratón que pierden copias funcionales del p53 son incapaces de desarrollar
apoptosis luego de ser irradiados; estas células responden normalmente a glucocorticoides y
a señales a través del receptor.
Se ha evidenciado que los genes involucrados en una vía de apoptosis no necesariamente
juegan una importante función en otra vía. Así por ejemplo nur77 se requiere para la
apoptosis mediada por el receptor de células T (TCR), no siendo importante en la muerte
celular por glucocorticoides o radiación ionizante. A pesar de esto, se ha observado en
ratones deficientes de nur77, muerte celular mediada por el receptor, sugiriéndose que, o
bien este gen no es requerido in vivo para la apoptosis, o existe un gen estrechamente
relacionado con él que puede compensar su deficiencia.
Estudios anteriores sugieren la influencia de la expresión de nur77 en la proliferación o la
diferenciación celular.
El producto de nur77 es una proteína que pertenece a la familia del receptor nuclear de
hormonas esteroides y su efecto en la apoptosis está dado porque actúa como un factor de
transcripción que regula la expresión de genes involucrados en la muerte celular.
Otro regulador fisiológico del ciclo celular que participa en la apoptosis es la proteína Myc,
que es producto del proto-oncogen c-myc. La sobreexpresión del gen c-myc pudiera
resultar en mitosis o apoptosis en dependencia de la disponibilidad de otros factores que
estimulan el crecimiento celular. De esta forma la expresión incrementada de Bcl-2 en
presencia de un aumento de c-myc prococa una inhibición de la apoptosis mediada por cmyc, lo que explica la cooperación que se produce entre ambos genes en el origen de las
neoplasias.4
Además del papel que juega la apoptosis en el origen del cáncer, su modulación también
pudiera influir en el tratamiento de esta enfermedad.
PAPEL DE LA APOPTOSIS EN EL SISTEMA INMUNITARIO
La muerte celular programada es muy importante para el desarrollo y funcionamiento del
sistema inmunitario, debido a que interviene en los eventos de formación del repertorio de
células T y B, en los mecanismos de tolerancia central y periférica, en la eliminación de
células autorreactivas, en el establecimiento de la memoria inmunológica y en los
mecanismos citolíticos de células asesinas naturales y linfocitos T citotóxicos.
Es conocido que el 95 % de los timocitos son eliminados en el timo por mecanismos de
apoptosis, proceso denominado selección negativa (deleción clonal), el cual elimina la
existencia de clones T autorreactivos.
También en la médula ósea existe un proceso similar de deleción de clones B,
autorreactivos en el estadio B inmaduro por entrecruzamiento de la inmunoglobulina de
superficie en ausencia de señales coestimulatorias.38
No obstante, la apoptosis no se restringe a las células inmaduras.
FIGURA 2. Factores que regulan la ruta de las células T activadas, después del
reencuentro con el Aq.
También los linfocitos T maduros, bajo ciertas condiciones, pueden sufrir apoptosis, lo que
corrobora su papel inmunorregulador. Entre los factores que pueden inducir apoptosis en
células maduras están: los glucocorticoides y las radiaciones gamma, la estimulación del
complejo TCR/CD3 por anticuerpos monoclonales, Ags nominales y superantígenos y la
estimulación de los receptores CD2, Fas/Apo-1 y TNF.
Se ha demostrado que la sensibilidad para lograr la apoptosis es más lenta en células
maduras y requiere previa activación. La ruta que siguen los linfocitos T al ser estimulados
depende de una serie de elementos que determinan si la célula prolifera, o si muere por
apoptosis. La figura 1 muestra los diversos factores que influyen en dicha decisión.
Adaptaciones celulares
Hiperplasia
Es el aumento en la producción de células en un órgano o tejido normal. Puede ser un signo
de cambios precancerosos, lo cual se denomina hiperplasia patológica.
También puede deberse a la multiplicación de células completamente normales, lo cual se
denomina hiperplasia fisiológica.
Hipoplasia
Es el nombre que recibe el desarrollo incompleto o detenido de un órgano o parte de este.
Aunque el término no es usado siempre con precisión, se refiere exactamente al número de
células inadecuado o por debajo de lo normal. La hipoplasia es similar a la aplasia, pero
menos grave. Es lo contrario de la hiperplasia (demasiadas células).
Hipertrofia
Es el nombre con que se designa un aumento del tamaño de un órgano cuando se debe al
aumento correlativo en el tamaño de las células que lo forman; de esta manera, el órgano
hipertrofiado tiene células mayores, y no nuevas. Se distingue de la hiperplasia, caso en el
que un órgano crece por aumento del número de células, no por un mayor tamaño de éstas.
Hipotrofia
Retardo del desarrollo. Desarrollo inferior al normal de tejidos, órganos o individuos, sin
alteración de la estructura, también llamada abiotrofia.
Metaplasia
Cambio de un epitelio maduro por otro maduro que puede tener un parentesco próximo o
remoto. Los fenómenos de metaplasia son completamente normales en los tejidos
embrionarios que tienden naturalmente a diversificar, madurar y especializar sus células.
También tienen lugar a partir de células madre, tanto embrionarias como de los individuos
adultos. En ciertas ocasiones la metaplasia implica una regresión en la especialización o
maduración de las células hacia formas más primitivas para más tarde madurar hacia otra
clase de células. Esto puede ocurrir como una respuesta fisiológica a cierto tipo de cambios
o bien formar parte de los fenómenos que suelen acompañar a los cánceres.
Referencias bibliográficas
Células madres
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