MORT CEL·LULAR: TIPUS I LES SEVES CARACTERÍSTIQUES - BIOLOGIA - 2025

La mort cel·lular és el procés de destrucció dels components cel·lulars que experimenten tots els organismes vius en diferents etapes. En tots els organismes pluricel·lulars hi ha d'haver un equilibri òptim entre la mort de la cèl·lula i la proliferació de les mateixes.

La mort cel·lular es produeix per dos mecanismes principals: per necrosi o mort cel·lular accidental, i per apoptosi o mort cel·lular programada. A cada mecanisme se li atribueix una morfologia cel·lular particular.

Diferències entre apoptosi i necrosi.

Font: National Institute on alcohol abusi and alcoholism (NIAAA)

L'apoptosi o mort cel·lular programada comprèn una via altament regulada per components genètics. Sovint, quan l'organisme experimenta circumstàncies patològiques (malalties degeneratives, per exemple), el programa apoptósico pot ser implementat de manera incorrecta, resultant en una destrucció cel·lular indeguda.

La mort cel·lular programada és un component important de les vies de desenvolupament i l'homeòstasi (control entre la mort i la proliferació de les cèl·lules) en general.

La necrosi o mort cel·lular accidental és el segon tipus de mort cel·lular. Presenta diferències radicals si la comparem amb l'apoptosi. Aquest fenomen ocorre quan les cèl·lules estan exposades a un ambient desfavorable o extrem, que resulta en el dany de les estructures cel·lulars.

Mort cel·lular programada o apoptosi

perspectiva històrica

El 1972 es va usar per primera vegada el terme apoptosi. Va aparèixer en un article científic clàssic escrit pels autors Kerr, Wyllie i Currie. Per Kerr et al., El terme apoptosi descriu una forma morfològica distintiva de mort cel·lular.

Tot i que aquests trets ja havien estat detallats múltiples vegades, aquests autors són els primers a atorgar-li un nom a l'fenomen.

definició

Un organisme pluricel·lular està compost per múltiples cèl·lules que han d'establir connexions entre si. La comunitat ha de mantenir-organitzada estrictament, i això ho aconsegueix establint un control entre la proliferació de noves cèl·lules i l'eliminació de les cèl·lules ja presents.

D'aquesta manera, les cèl·lules que per múltiples raons ja no són necessàries experimenten una mena de "suïcidi" molecular anomenat apoptosi.

La mort cel·lular programada és un fenomen fisiològic normal. Involucra l'eliminació controlada de certes cèl·lules. Aquest mecanisme és crucial per mantenir els teixits adults funcionant de manera correcta. També juga un paper en el desenvolupament de l'embrió.

funcions

Mantenir l'equilibri de la proliferació

El principal objectiu de la mort cel·lular programada és mantenir l'equilibri de la proliferació cel·lular. Per exemple, en el nostre cos són eliminats diàriament gairebé 5 x 10 ¹¹ eritròcits o cèl·lules sanguínies per mitjà de la mort cel·lular.

Protegir les cèl·lules

A més, permet establir un mecanisme de protecció davant les cèl·lules que, de manera potencial, podrien afectar l'organisme. En el cas de les cèl·lules que han estat víctimes d'una infecció per un virus, solen ser eliminades per mort cel·lular programada. Així, el virus no podrà seguir estenent-se en l'interior de l'hoste.

La mort cel·lular programada no només elimina cèl·lules infectades per patògens externs, també és capaç de descartar cèl·lules pròpies de l'organisme que presenten danys en el material genètic. En aquest cas, les cèl·lules que porten mutacions nocives per a l'organisme són eliminades.

En el cas on el desenvolupament d'aquestes cèl·lules anormals pugui continuar i no actuïn els mecanismes de mort cel·lular, poden aparèixer tumors i el desenvolupament de diferents tipus de càncer.

Coordinar el desenvolupament de l'embrió

La mort cel·lular programada juga un paper crucial en el desenvolupament d'un embrió. Durant la formació del mateix, han de ser eliminades diverses cèl·lules que són innecessàries.

Per exemple, s'encarrega d'eliminar els teixits en les larves en els organismes que pateixen metamorfosi: larves i amfibis. A més, algunes formes juvenils es caracteritzen per presentar membranes entre els dits, característica de la vida aquàtica.

Quan l'organisme passa a adult, aquestes membranes desapareixen, ja que les cèl·lules que la componen experimenten un esdeveniment de mort cel·lular programada. De manera general, el procés d'apoptosi modela les extremitats d'humans i ratolins: estructures en forma de pala acabar amb dígits ben formats.

Durant el desenvolupament dels mamífers, la mort cel·lular programada participa en la formació de el sistema nerviós. Quan l'organisme s'està desenvolupant, es produeixen un nombre excessiu de cèl·lules nervioses, que són posteriorment eliminades per mort cel·lular programada.

Les neurones que aconsegueixen sobreviure (prop de l'50%) estableixen connexions correctes amb les cèl·lules diana. Quan la connexió que s'estableix és la indicada, comença la secreció d'una sèrie de factors de creixement que permeten la supervivència de la cèl·lula, ja que inhibeix el programa de mort cel·lular.

Característiques cel·lulars de l'apoptosi

Durant la mort cel·lular programada, la cèl·lula exhibeix un fenotip particular. La primera característica distingible és la fragmentació de l'ADN cromosòmic.

En aquest esdeveniment ocorre el trencament dels nucleosomes, estructures formades per l'ADN i proteïnes. Amb la condensació de la cromatina, el nucli es trenca en petits trossos.

A mesura que transcorre el procés, la cèl·lula disminueix significativament la seva mida. A la fin, la cèl·lula es trenca en múltiples segments envoltats de membrana cel·lular. A cada un d'aquests trossos se li coneix com a cossos apoptòtics.

Posteriorment, les cèl·lules de el sistema immune anomenades macròfags s'encarreguen de reconèixer i fagocitar aquestes estructures moribundes.

Així, el "cadàver" de la cèl·lula que pateix apoptosi desapareix efectivament de l'organisme a què pertanyia - contrari al que passa quan la cèl·lula mor per una lesió. En aquest últim escenari, les cèl·lules s'inflen i finalment es lisan, inflamant la zona en qüestió.

Durant l'apoptosi passa dany en les mitocòndries, caracteritzat per l'alliberament d'una sèrie de molècules que estimulen el mecanisme de mort, com el citocrom c, les proteïnes Smac / Diablo, entre d'altres.

aspectes genètics

L'estricta regulació de la mort cel·lular programada passa gràcies a l'funcionament orquestrat de diferents gens.

Els primers estudis relacionats amb el mecanisme genètic d'apoptosi van ser portats a terme en el nematode Caenorhabditis elegans. En aquest organisme, es van identificar 3 gens relacionats amb l'execució i la regulació de tot el procés apoptósico.

En els mamífers, es van trobar gens molt similars als de l'nematode. Per això, han estat ens molt conservats al llarg de l'evolució.

Ced-3 és l'exemple d'una família formada per més d'una dotzena de proteases (enzims en hidrolitzen a les proteïnes), conegudes sota el nom de caspases.

Durant l'esdeveniment de la mort programada, les caspases hidrolitzen a més de 100 proteïnes que es troben en la cèl·lula en qüestió. Entre les proteïnes blanc de les caspases trobem els inhibidors de les ADNasas, causants del trencament de l'ADN de l'nucli cel·lular.

Les caspases també són les responsables del trencament de la làmina nuclear, portant a la fragmentació de l'nucli i de l'citoesquelet en general. Les conseqüències immediates de tots aquests esdeveniments de degradació és la fragmentació de la cèl·lula.

Desencadenament de l'apoptosi

Hi ha una sèrie d'estímuls que desencadenen els mecanismes apoptòsics. Aquests estímuls poden ser fisiològics o bé patològics. Curiosament, no totes les cèl·lules responen de la mateixa manera als estímuls.

La irradiació i les drogues usades per als tractaments contra el càncer (quimioteràpia) resulten en apoptosi a partir d'una via anomenada via dependent de p53.

Algunes hormones, com els corticosteroides - hormones de el grup dels esteroides i derivats -, poden portar a la via apoptósica en algunes cèl·lules. No obstant això, la majoria de les cèl·lules no es veuen afectada per la seva presència.

Mort cel·lular accidental o necrosi

definició

La mort cel·lular accidental o necrosi ocorre quan les cèl·lules són exposades a un mitjà desfavorable que causa lesions greus en les estructures cel·lulars.

Aquests factors que causen els traumatismes inclouen temperatures molt altes o molt baixes, nivells anormals d'oxigen, exposició a toxines, exposició a metabòlits reactius de l'oxigen, privació de nutrients, nivells anormals de pH, entre d'altres.

Diferents condicions mèdiques impliquen necrosi, entre elles malalties neurodegeneratives, com la malaltia d'Alzheimer, la malaltia de Huntington, la malaltia de Parkinson, l'esclerosi lateral amiotròfica i l'epilèpsia.

Tot i que el procés necròtic està involucrat en diverses condicions mèdiques, el mecanisme després de l'esdeveniment no ha estat dilucidat per complet. Històricament, la necrosi s'ha considerat simplement com reaccions caòtiques que destrueixen a la cèl·lula.

No obstant això, les evidències actuals obtingudes a partir dels organismes Caenorhabditis elegans i Drosophila han posat en dubte aquest "dogma".

Diferents tipus cel·lulars que experimenten necrosi exhibeixen característiques cel·lulars morfològiques molt puntuals en resposta a la lesió, el que suggereix que hi ha un programa d'execució central de la necrosi.

La compressió completa i detallada de l'procés necròtic podria traduir-se en el desenvolupament de noves metodologies per controlar les malalties que involucrin mort cel·lular necròtica.

Característiques cel·lulars de la necrosi

A l'igual que en l'apoptosi, la necrosi presenta trets morfològics característics. A més, aquests són totalment diferents als que observem en una cèl·lula que mor per la via apoptósica.

La mort ve acompanyada d'una inflamació significativa en la cèl·lula, formació de vacúols en el citoplasma, distención de l'reticle endoplàsmic, formació de butllofes en el citoplasma, condensació dels mitocondris, desagregació i despreniment dels ribosomes, trencament de les membranes, lisosomes inflamats i trencats, entre d'altres.

La necrosi és un procés "passiu", ja que no requereix de la síntesi de proteïnes addicionals, el requeriment d'energia que es necessita perquè passi és mínim i no té cap mecanisme homeostàtic de regulació addicional.

mecanismes

Les lesions causades en una cèl·lula necròtica poden ser intervingudes per dos mecanismes principals: la interferència de l'subministrament d'energia i el dany directe a la cèl·lula pels factors abans esmentats.

Comparació entre apoptosi i necrosi

diferències

Control de l'procés: comparativament, l'apoptosi és un procés actiu altament controlat, mentre que la necrosi és un procés tòxic on la cèl·lula és una víctima passiva d'una manera de mort independent d'energia. Com hem esmentat, les evidències actuals han posat en dubte la no regulació de la necrosi.

Localització de la mort: normalment, l'apoptosi ocorre en una sola cèl·lula oa una petita agrupació cel·lular, mentre que la necrosi es localitza en un continu de cèl·lules.

Estat de la membrana plasmàtica: en l'apoptosi, la membrana de la cèl·lula roman intacta i el citoplasma reté cossos apoptòsics. A la necrosi, la membrana plasmàtica es trenca i el citoplasma és alliberat.

Processos inflamatoris: en l'apoptosi no s'observa cap tipus d'inflamació, mentre que la inflació és una de les característiques més cridaneres de la necrosi. La pèrdua de membrana i de la integritat cel·lular envia senyals quimiotácticas que recluten agents cel·lulars relacionats amb el procés inflamatori.

Es pot diferenciar entre apoptosi i necrosi?

De què depèn si una cèl·lula mor per apoptosi o per necrosi? Una varietat de factors estan implicats en aquesta decisió, incloent la naturalesa del senyal de mort, el tipus de teixit en qüestió, l'estat de desenvolupament de l'organisme, entre d'altres.

Usant les tècniques d'histologia convencionals no és fàcil discernir entre un teixit que mor per apoptosi o per necrosi. Els resultats morfològics de la mort produïda per la via necròtica i la via apoptòtica difereixen en diversos aspectes i es solapen en d'altres.

L'evidència indica que l'apoptosi i la necrosi representen una expressió morfològica d'una via bioquímica compartida anomenada el continu apoptosi-necrosi. Per exemple, dos factors participen en la conversió de la via d'apoptosi en necrosi: disminució de la disponibilitat de caspases i d'ATP dins de la cèl·lula.

mort citotòxica

En els organismes pluricel·lulars existeixen tipus específics de cèl·lules pertanyents a sistema immune - o les secrecions que aquestes produeixen - que són tòxiques per altres cèl·lules.

Aquestes cèl·lules s'encarreguen d'iniciar vies encarregades de la destrucció de les cèl·lules blanc (que pot ser una cèl·lula infectada per un patogen o una cèl·lula cancerosa). No obstant això, els autors prefereixen no incloure cap de les dues categories esmentades (necrosi o apoptosi), ja que no passa mitjançant un mecanisme específic.

Prenguem el cas específic de la mort cel·lular que es troba intervinguda per un tipus cel·lular anomenat limfòcits T CD8 ⁺ citotòxics. En aquest exemple, la cèl·lula combina aspectes tant de la mort cel·lular accidental com de la programada.

referències

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Essential cell biology. Garland Science.
2. Cooper, GM, Hausman, RE, & Hausman, RE (2000). The cell: a molecular approach. Washington, DC: ASM press.
3. Elmore, S. (2007). Apoptosi: a review of programada cell death. Toxicologic pathology, 35 (4), 495-516.
4. Ross, MH, & Pawlina, W. (2006). Histology. Lippincott Williams & Wilkins.
5. Syntichaki, P., & Tavernarakis, N. (2002). Death by necrosi. Uncontrollable catastrophe, or is there order behind the chaos ?. EMBO reports, 3 (7), 604-9.