UNIDAD DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR TECNÓLOGICA INDUSTRIAL Y DE SERVICIOS NO.93 Las células cancerosas desobedecen a su ciclo celular PRESENTA: López Suárez Dulce Yafir PROFESOR(A): Sofía Tinal Ortiz ASIGNATURA: BIOLOGÍA COMTEMPORANEA ESPECIALIDAD: Laboratorista Químico GRADO Y GRUPO: 6C TURNO: Vespertino INTRODUCCIÓN El ciclo celular es un proceso mediante el cual las células se multiplican. En los organismos pluricelulares dicho ciclo contribuye a establecer un control sobre el tamaño y forma de los tejidos y órganos, y sobre la integración total del organismo completo, para su correcto funcionamiento. La importancia de este proceso se aprecia, por ejemplo, en el cuerpo humano, donde se regeneran constantemente los epitelios, como los de las cavidades intestinales y la piel, así como células sanguíneas (eritrocitos y leucocitos); e incluso algunas células pueden activar su ciclo celular como mecanismo de defensa, tal es el caso de los hepatocitos en la regeneración del hígado; otras células como las neuronas detienen su ciclo celular, es decir entran en quiescencia; todo ello para mantener no solo la integridad sino también las funciones biológicas adecuadas del organismo frente a las cambiantes condiciones del ambiente. Como ya se vio el ciclo celular incluye interfase (G1, S, G2) y división mitótica (mitosis y citocinesis), cuatro fases que la célula atraviesa bajo el control de una serie de proteínas denominadas ciclinas y cinasas, que además regulan el número de veces que se puede dividir una célula. Hay células que nunca dejan de dividirse, como las germinales, las células madre multipotenciales (que en cada tejido producen las células que lo renuevan), y las células cancerosas. No crecemos indefinidamente ya que el crecimiento de nuestras células esta rigurosamente controlado. Tanto durante el desarrollo embrionario como durante el mantenimiento y reparación del organismo adulto. todos los seres vivos estamos formados por células, sus componentes básicos; Todas ellas se generan mediante un proceso conocido como división celular. Cuando una célula se divide, debe alcanzar un volumen determinado para poder dividirse de nuevo. El control preciso de este proceso es importante para que una célula no crezca en exceso, ni sea demasiado pequeña. la sucesión del ciclo celular está regulada principalmente por dos procesos interactuantes: (1) la producción y las reacciones a los factores de crecimiento, que aceleran el ciclo. (2) los puntos de control o verificación de la célula que detienen el ciclo si surgen problemas como mutaciones del ADN o falta de alineación de los cromosomas. Cada tipo de célula se distingue de los otros por su forma, su tamaño o la distribución de sus estructuras internas. Uno de los desafíos más importantes de la biología moderna es entender de qué modo los organismos altamente complejos, como el ser humano, se forman a partir de una única célula fundadora. Uno de los tantos interrogantes que plantea ese misterio biológico se refiere al modo en que los organismos controlan el tamaño de sus órganos. “Se sabe que, en líneas generales, el tamaño de un órgano está definido por dos tipos de procesos: los que controlan el número de células, y los que determinan el tamaño individual de las células que componen el órgano. Aunque se conoce que ambos procesos están controlados por factores genéticos y ambientales, los mecanismos que determinan el tamaño final de los órganos continúan siendo en gran medida desconocidos”, puntualiza Alonso. “En una analogía distante, se podría decir que, aunque todas las células del organismo poseen una ‘biblioteca genética’ idéntica, los diversos tejidos y órganos en formación ‘leen’ distintos libros presentes en sus bibliotecas genéticas. Como el genoma humano posee aproximadamente unos 30.000 genes, es posible imaginar un gran número de combinaciones en las que distintos subgrupos de genes se activan en las diferentes regiones del embrión en formación, transformando las propiedades celulares a nivel local y dando a lugar al ensamblado y a la construcción de órganos con características específicas”, señala Alonso. Un desorden de células que se dividen anormalmente, conduce a la formación de agregados o neoplasias (masa tisular anormal), que crecen dañando tejidos vecinos, se nutren del organismo y alteran su fisiología. Además, estas células pueden migrar y evadir tejidos lejanos, donde encuentran un nicho apropiado para continuar su crecimiento, originando una metástasis. Numerosas anormalidades cromosómicas y por consecuencia, genéticas han sido asociadas con los tumores. La gran mayoría de esas alteraciones han sido asociadas con genes y proteínas que forman parte de la maquinaria del ciclo celular. La proliferación celular no controlada es la característica más común de los tumores. Su crecimiento excede inevitablemente, en parte, porque sus constituyentes celulares tienen un código genético alterado que los capacita a evadir los puntos de control y, por tanto, a alterar el ciclo celular normal. La integridad de los diferentes puntos de control se considera esencial en el mantenimiento de la estabilidad genética, ya que una de las causas más frecuentes de su activación es precisamente la alteración del ADN. Las modificaciones estructurales o funcionales que impiden el funcionamiento de los "frenos" o controles del ciclo, pueden llevar a la progresión de ciclos celulares alterados, 8y, por tanto, a la carcinogénesis. EL CICLO CELULAR Y EL CÁNCER Para dividirse, una célula debe completar varias tareas importantes: debe crecer, copiar su material genético (ADN) y dividirse físicamente en dos células hijas. Las células realizan estas tareas en una serie de pasos organizada y predecible que conforma el ciclo celular. El ciclo celular es un ciclo, y no un camino lineal, porque al final de cada ronda las dos células hijas pueden iniciar el mismo proceso exacto otra vez desde el inicio. las etapas del ciclo celular estándar se dividen en dos fases importantes: la interfase y la fase mitótica (M): Durante la interfase, la célula crece y hace una copia de su ADN. Durante la fase mitótica (M), la célula separa su ADN en dos grupos y divide su citoplasma para formar dos nuevas células. INTERFASE La mayoría del tiempo de duración del ciclo, la célula permanece en esta fase, ya que es donde se prepara o se mantiene en reposo; pudiendo permanecer en la interfase durante un período de tiempo indefinido. Es la etapa resultante de la división de una célula madre y la formación de nuevas células; que deberán desarrollarse y prepararse correctamente para cuando llegue el momento de la división. Fase G: la célula crece físicamente, copia los organelos y hace componentes moleculares que necesitará en etapas posteriores. Fase S: la célula sintetiza una copia completa del ADN en su núcleo. También duplica una estructura de organización de microtúbulos llamada centrosoma. Los centrosomas ayudan a separar el ADN durante la fase M. Fase G: Durante la fase del segundo intervalo, o fase G la célula crece más, hace proteínas y organelos, y comienza a reorganizar su contenido en preparación para la mitosis. La fase G2, termina cuando la mitosis comienza. Fase M Durante la fase mitótica (M), la célula divide su ADN duplicado y su citoplasma para hacer dos nuevas células. La fase M implica dos procesos distintos relacionados con la división: mitosis y citocinesis. En la mitosis, el ADN nuclear de la célula se condensa en cromosomas visibles y es separado por el huso mitótico, una estructura especializada hecha de microtúbulos. La mitosis ocurre en cuatro etapas: profase (que a veces se divide en profase temprana y prometafase), metafase, anafase y telofase. Puedes aprender más sobre estas etapas en el video sobre mitosis. En la citocinesis, el citoplasma de la célula se divide en dos, lo que forma dos nuevas células. La citocinesis generalmente comienza apenas termina la mitosis, con una pequeña superposición. Es importante notar que la citocinesis ocurre de forma diferente en células animales y vegetales. La duración del ciclo celular varía entre las diferentes células. Una célula humana típica puede tardar unas 24 horas para dividirse, pero las células mamíferas de ciclo rápido, como las que recubren el intestino, pueden terminar un ciclo cada 9-10 horas cuando crecen en medios de cultivo. Aquellas proteínas que constituyen el estímulo o señal extracelular que le indica a una célula entre en proliferación, son conocidas como factores de crecimiento. Reparan los bloqueos en la progresión del ciclo celular (promoviendo así la replicación), La función principal es la del control externo del ciclo celular mediante el abandono de la quiescencia celular (estado de no división celular). previenen la apoptosis y favorecen la síntesis de proteínas celulares en preparación para la mitosis. Los factores de crecimiento inducen la proliferación celular uniéndose a receptores específicos glicoproteicos de membrana que translucen la señal generando una cascada de reacciones que termina en la regulación de ciertos factores de transcripción y por lo tanto de la expresión génica. Su mecanismo de secreción más frecuente es paracrino o autocrino, y solo ocasionalmente es endocrino. Las citocininas promueven la división celular, que es necesaria para el crecimiento de todos los tejidos de la planta. El sitio principal de la síntesis de la citocinina se encuentra en los meristemos apicales, aunque también se genera en el brote. la palabra cáncer de origen latino (cáncer) que significa "cangrejo", debe haberse utilizado en analogía con el modo de crecimiento infiltrante, que se puede comparar con las patas del crustáceo, que los introduce en la arena o el barro para asentarse y obstaculizar su eliminación Actualmente, la definición científica de cáncer se refiere al término neoplasia, específicamente a tumores malignos, como una enfermedad caracterizada por el crecimiento descontrolado de células transformadas. Hay casi 200 tipos que corresponden a los diversos sistemas celulares del cuerpo, que se diferencian por la capacidad de invadir tejidos y órganos, vecinos o distantes. El rol de las alteraciones genéticas en la carcinogenesis fue puesto de manifiesto al descubrir en el genoma humano, genes homólogos a genes retrovirales relacionados previamente con el desarrollo de tumores. En células humanas normales estos genes se denominaron protooncogenes y se relacionan con el crecimiento y proliferación de las células normales. Sin embargo, una mutación puede convertir un protooncogén inocuo y esencial en un oncogén que causa cáncer (oncogén quiere decir “que causa cáncer”). Su mutación es de tipo dominante, es decir, sólo es necesario que uno de los alelos sufra una mutación para que la proteína que codifica, gane funcionalidad. Esto generalmente se traduce en aumento de sobrevida y proliferación Las células cancerosas difieren de las células normales en muchas características, incluyendo la pérdida de la capacidad de diferenciación, el aumento de invasividad y la disminución de la sensibilidad a las drogas citotóxicas. Estas características son resultado de la proliferación celular descontrolada y del proceso de evolución de la célula normal hacia una célula con potencial tumorigénico Características microscópicas El examen miscroscopico de las células cancerosas revela ciertos cambios estructurales que se describen en términos patológicos como sigue. Pleomorfismo Hipercromatismo Polimorfismo : el nucleo es es mas grande y su forma varia Aneuploidia: cantidades anormales de cromosomas Organizaciones cromosómicas anormales Características cinéticas Pérdida del control de la proliferación Pérdida de capacidad de diferenciación Alteración de las propiedades bioquímicas Inestabilidad cromosómica Capacidad para hacer metástasis Los factores de riesgo de cáncer se pueden encontrar en el medio ambiente o pueden ser hereditarios. La mayoría de los casos (alrededor del 80%) están relacionados con el medio ambiente, donde encontramos una gran cantidad de factores de riesgo. El ambiente se entiende como el ambiente en general (agua, tierra y aire), el ambiente ocupacional (cuando no es saludable), el ambiente social y cultural (estilo de vida y hábitos) y el ambiente de consumo (alimentos, medicinas). Los cambios causados en el medio ambiente por el hombre mismo, los hábitos y estilos de vida adoptados por las personas pueden determinar los diferentes tipos de cáncer La prevención, el cibrado y la detección precoz son algunas de las mejores estrategias disponibles entra lucha contra el cáncer. Esto se logrará con la suspensión del tabaquismo, la modificación de la dieta, la detección precoz a través de programas de cibrado y los tratamientos más novedosos para el cáncer. También puede lograrse otras reducciones mediante la eliminación de riesgos ocupacionales y ambientales, y cambios en estilo de vida, centrados en el ejercicio y una dieta sana. CONCLUSIONES La cuestión es, ¿por qué tras años dedicando todos nuestros esfuerzos a frenar el cáncer seguimos sin encontrar la cura definitiva contra esta enfermedad? Para empezar, el cáncer no es una sola enfermedad. Bajo este término encontramos agrupadas a más de un centenar de patologías. No se aborda igual un cáncer de mama, que un cáncer de piel, que otro que afecte al cerebro, ya que las células tumorales que se desarrollan en cada uno de estos órganos son completamente diferentes. Además, dado que estás células pueden adaptarse o mutar de diversas maneras, dentro de cada tipo de cáncer podemos encontrar diferentes variedades o subtipos, que también deben tratarse de una forma diferente, porque no todos responden a los mismos fármacos. Incluso la misma enfermedad puede comportarse de forma distinta cuando se produce en diferentes individuos. La medicina regenerativa ha sido por mucho tiempo solo un sueño inalcanzable, pero con los avances tecnológicos y el audaz intelecto de varios científicos esta gran rama de la Medicina abre paso al futuro, desarrollando curas y tratamientos contra grandes enfermedades que hasta ahora nos han limitado con la muerte. Pero esta ciencia médica no trabaja sola, puesto que se une con otras como la terapia celular avanzada, la ingeniería genética y la ingeniería de tejidos, los cuales son los campos principales que, fundamentándose en la auto-curación propia del organismo, podrán llevar al cumplimiento de las metas propuestas por esta rama de la medicina actual. Cómo funciona su tratamiento: La terapia celular utiliza especialmente células madres, embriones o células especializadas para poder desarrollar nuevos tejidos en sustitución a los tejidos enfermos o dañados, como por ejemplo en el trasplante de médula ósea que al sustituir las células enfermas de un paciente con leucemia por otras de un donante sano, ofrece el tratamiento oportuno para dar paso a la curación de dicha enfermedad, por ende la oportunidad de tener un mejor estilo de vida y prolongar la existencia del paciente. Pero la terapia celular no se ha limitado con trabajar con células hematopoyéticas, sino que a partir de las células IPS (células madres pluripotentes inducidas) han podido convertir dichas células en neuronas, cardiomiocitos, huesos, etc. En cuanto a la ingeniería genética, tuvo un inicio llenos de fracasos posiblemente por la falta de tecnología en ese entonces, sin embargo en los últimos años ha evolucionado con gran éxito, construyendo andamios fuertes como mejorar el trasporte de genes para la curación de varias enfermedades, insertando un gen en células dañadas para cambiar o bloquear un gen defectuoso o incompetente, su mayor función y logro es el tratamiento de enfermedades genéticas como en los niños burbuja, leucodistrofia o ceguera, el gran paso de este campo también ha permitido avanzar en el tratamiento del mortal cáncer que por largas décadas ha oprimido al mundo. Por último, se encuentra la ingeniería de tejidos que tiene como objetivo principal el desarrollar órganos bioartificiales, es decir, utilizar materiales artificiales como andamiajes poliméricos y células vivas para construir un órgano capaz de cumplir con la función esencial de un órgano real. Pero no se detiene ahí, puesto que otros científicos han podido crear tráqueas bioartificiales, corazones, pulmones, dientes y hasta orejas artificiales mediante el uso de animales en laboratorios. Recordemos también que la ciencia va de la mano con la tecnología y esta nos ha demostrado que es un eslabón potencial para la creación de varios órganos y tejidos, como el uso de impresoras de tejidos, ayudando a crear injertos de piel y cartílagos. Qué podemos esperar Aunque la terapia génica representa una alternativa como tratamiento contra el cáncer, ésta tiene sus limitaciones. Por ejemplo, siendo el cáncer una enfermedad con alteraciones en diversos genes, uno pensaría introducir todos los genes alterados. Sin embargo, la aplicación de terapia génica con genes supresores de tumor como p53 ha dado buenos resultados en cáncer de pulmón y del cérvix. Por otro lado, se aplicaría terapia génica, si se tratase de enfermedades con fondo genético que sean terminales, y si la aplicación de tratamientos actuales no tuviese ningún efecto. Así, el cáncer con base genética, en estadios avanzados, terminal e incurable, representa un buen candidato para aplicar estas manipulaciones genéticas. El entendimiento de los procesos moleculares que participan en la inestabilidad genómica, la susceptibilidad al daño, la reparación del ADN, el control del ciclo celular y la muerte celular por apoptosis será requerido para el desarrollo de nuevas estrategias de tratamiento. ciclo celular de las células cancerosas Las estrategias para favorecer la muerte celular por apoptosis son más efectivas que aquellas que intentan interrumpir la progresión de la proliferación celular; además, las células cancerosas frecuentemente pierden los puntos de control del ciclo celular y las funciones de reparación, o ambas. Un concepto erróneo generalizado es que es que el cáncer consiste en una población de células que se reproduce con mayor rapidez que las células que las células normales (por ejemplo, las células del revestimiento epitelial o las de la medula ósea). No todas las células cancerosas pueden multiplicarse de manera indefinida, aunque cada neoplasia contiene células que han perdido la capacidad de someterse a las restricciones que controlan la proliferación. Esto da lugar a un crecimiento celular que sobrepasa los límites normales y a una presión sobre otros órganos, y contribuye a la tendencia que tienen las células cancerosas a invadir tejidos y estructuras adyacentes. Prevención Si adoptamos un estilo de vida más saludable, podremos mejorar muchos aspectos de nuestra salud en general y prevenir muchas muertes por cáncer: 1. No fume; si fuma, abandone este hábito. Si no consigue dejar de fumar, no fume en presencia de no fumadores. 2. Evite la obesidad. 3. Realice alguna actividad física vigorosa todos los días. 4. Aumente su ingesta diaria de frutas, verduras y hortalizas variadas: coma al menos cinco raciones al día. Limite el consumo de alimentos que contienen grasas de origen animal. 5. Si bebe alcohol, ya sea cerveza, vino o bebidas de alta graduación, modere el consumo a un máximo de dos consumiciones diarias, si es hombre, o a una, si es mujer. 6. Tome precauciones para evitar la exposición excesiva al sol. Es especialmente importante proteger a niños y adolescentes. Las personas que tienen tendencia a sufrir quemaduras deben tomar medidas protectoras durante toda la vida. 7. Aplique de forma estricta la legislación destinada a prevenir cualquier exposición a sustancias carcinogénicas. Siga las instrucciones de seguridad y salud sobre el uso de estas sustancias que pueden causar cáncer. Respete las normas dictadas por las oficinas nacionales de protección radiológica. Existen programas de salud pública que pueden prevenir el desarrollo de cánceres o aumentar la probabilidad de curar un cáncer: 8. Las mujeres a partir de los 25 años de edad deberían someterse a pruebas de detección precoz del cáncer de cuello de útero. Ello debe hacerse dentro de programas que tengan procedimientos de control de calidad de acuerdo con las “Guías Europeas para la Garantía de Calidad en el Cribado de Cáncer de Cuello de Útero”. 9. Las mujeres a partir de los 50 años de edad deberían someterse a pruebas de detección precoz del cáncer de mama. Ello debe hacerse dentro de programas que tengan procedimientos de control de calidad de acuerdo con las “Guías Europeas para la Garantía de Calidad en el Cribado a través de Mamografías”. 10. Los hombres y las mujeres a partir de los 50 años de edad deberían someterse a pruebas de detección precoz de cáncer de colon. Ello debe hacerse dentro de programas que tengan integrados procedimientos de control de calidad. 11. Participe en programas de vacunación contra la infección por el virus de la hepatitis B FUENTES BIBLIOGRAFICAS: 1. Lagunas Cruz, M. D. C., Valle Mendiola, A., & Soto Cruz, I. (2014). Ciclo celular: Mecanismos de regulación. Vertientes. Revista Especializada en Ciencias de la Salud, 17(2). Recuperado de scielo: http://revistas.unam.mx/index.php/vertientes/article/view/51694 2. Peralta-Zaragoza, O., Bahena-Román, M., Díaz-Benítez, C. E., & Madrid-Marina, V. (1997). Regulación del ciclo celular y desarrollo de cáncer: perspectivas terapéuticas. Salud pública de México, 39, 451-462. Recuperado de scielo: https://www.scielosp.org/article/spm/1997.v39n5/451-462/es/ 3. Almeida, Vera Lúcia de, Leitão, Andrei, Reina, Luisa del Carmen Barrett, Montanari, Carlos Alberto, Donnici, Claudio Luis, & Lopes, Míriam Teresa Paz. (2005). Cáncer y agentes antineoplásicos ciclocelulares no específicos y ciclocelulares no específicos que interactúan con el ADN: una introducción. Química Nova, 28(1), 118-129. Recuperado de: https://www.scielo.br/scielo.php?pid=S010040422005000100021&script=sci_arttext&tlng=pt 4. DiPaola, R. S. (2002). To arrest or not to G2-M cell-cycle arrest (Detener o no detener: el arresto G2M del ciclo celular). Clin. Cancer Res., 8, 3311-3314. Recuperado de: http://clincancerres.aacrjournals.org/content/8/11/3311.short(Se abre en una ventana nueva)(Se abre en una ventana nueva). 5. Raven, P. H., Johnson, G. B., Mason, K. A., Losos, J. B., y Singer, S. R. (2014). How cells divide (¿Cómo se dividen las células?). En Biology (Biología) (10a ed., AP ed., págs. 187-206). Nueva York, NY: McGraw-Hill. 6. Rodriguez, N (2017) La medicina regenerativa: la cura del futuro. Recuperado de elsevier: https://www.elsevier.com/es-es/connect/ciencia/la-medicina-regenerativa-la-cura-del-futuro-alzheimerparkinson-cancer 7. Agenciacyta (2007) ORGANOS: EL TAMAÑO IMPORTA. Recuperado de Agencia CyTA (Noticias de ciencia y tecnología) : https://www.agenciacyta.org.ar/2007/03/organos-el-tamano-importa/ 8. Beltrán Orbegoso, R. A., & Beltrán Casana, P. M. (2016). Regulación del ciclo celular (CC) de Vicia faba L por el extracto alcohólico de Annona cherimola Mill" chirimoya. Scientia Agropecuaria, 7(SPE), 245-251. Recuperado de: http://www.scielo.org.pe/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2077- 99172016000400012
