Muerte celular
Célula biológica que deja de realizar sus funciones

Descripción general de las vías de transducción de señales implicadas en la apoptosis

La muerte celular es el evento en el que una célula biológica deja de llevar a cabo sus funciones. Esto puede ser el resultado del proceso natural de muerte de células viejas y su reemplazo por otras nuevas, como en la muerte celular programada , o puede ser el resultado de factores como enfermedades , lesiones localizadas o la muerte del organismo del que forman parte las células. La apoptosis o muerte celular de tipo I y la autofagia o muerte celular de tipo II son formas de muerte celular programada, mientras que la necrosis es un proceso no fisiológico que ocurre como resultado de una infección o lesión. [1]

El término "necrobiología celular" se ha utilizado para describir los procesos vitales asociados con los cambios morfológicos, bioquímicos y moleculares que predisponen, preceden y acompañan a la muerte celular, así como las consecuencias y la respuesta tisular a la muerte celular. [2] La palabra se deriva del griego νεκρό que significa "muerte", βìο que significa "vida" y λόγος que significa "el estudio de". El término se acuñó inicialmente para definir ampliamente las investigaciones de los cambios que acompañan a la muerte celular, detectados y medidos por citometría de flujo y escaneo láser multiparamétrica. [3] Se ha utilizado para describir los cambios en tiempo real durante la muerte celular, detectados por citometría de flujo. [4]

Tipos

Muerte celular programada

La muerte celular programada (PCD) es la muerte celular mediada por un programa intracelular. [5] [6] La PCD se lleva a cabo en un proceso regulado, que generalmente confiere ventaja durante el ciclo de vida de un organismo . Por ejemplo, la diferenciación de los dedos de las manos y de los pies en un embrión humano en desarrollo ocurre porque las células entre los dedos sufren apoptosis ; el resultado es que los dedos se separan. La PCD cumple funciones fundamentales durante el desarrollo de los tejidos tanto de las plantas como de los metazoos (animales multicelulares).

Apoptosis

Cambios morfológicos asociados con la apoptosis

La apoptosis es el procesador de la muerte celular programada (PCD) que puede ocurrir en organismos multicelulares . [6] Los eventos bioquímicos conducen a cambios celulares característicos ( morfología ) y muerte. Estos cambios incluyen la formación de ampollas , la contracción celular, la fragmentación nuclear , la condensación de la cromatina y la fragmentación del ADN cromosómico . Ahora se piensa que, en un contexto de desarrollo, las células son inducidas a cometer suicidio positivo mientras están en un contexto homeostático; la ausencia de ciertos factores de supervivencia puede proporcionar el ímpetu para el suicidio. Parece haber alguna variación en la morfología y, de hecho, en la bioquímica de estas vías de suicidio; algunas siguen el camino de la "apoptosis", otras siguen una vía más generalizada hacia la eliminación, pero ambas suelen estar motivadas genética y sintéticamente. Hay alguna evidencia de que ciertos síntomas de "apoptosis", como la activación de endonucleasas, pueden inducirse de manera espuria sin activar una cascada genética; sin embargo, presumiblemente la apoptosis verdadera y la muerte celular programada deben estar mediadas genéticamente. También está quedando claro que la mitosis y la apoptosis se alternan o vinculan de alguna manera y que el equilibrio alcanzado depende de señales recibidas de factores de crecimiento o supervivencia apropiados. [7]

Ejemplos de eventos en la autofagia

Ciertas proteínas clave empleadas principalmente en la reparación del daño del ADN también pueden inducir la apoptosis cuando el daño del ADN excede la capacidad de reparación de la célula. [8] Estas proteínas de doble función protegen contra la proliferación de células dañadas inestables que podrían conducir al cáncer.

Autofagia

La autofagia es citoplasmática y se caracteriza por la formación de grandes vacuolas que devoran los orgánulos en una secuencia específica antes de la destrucción del núcleo . [9] La macroautofagia , a menudo denominada autofagia , es un proceso catabólico que da como resultado la degradación autofagosómica - lisosomal de contenidos citoplasmáticos a granel , agregados proteicos anormales y orgánulos en exceso o dañados . La autofagia generalmente se activa por condiciones de privación de nutrientes , pero también se ha asociado con procesos fisiológicos y patológicos como el desarrollo, la diferenciación, las enfermedades neurodegenerativas , el estrés , la infección y el cáncer .

Otras variantes de PCD

Se han descubierto otras vías de muerte celular programada. [10] Estas vías alternativas de muerte , llamadas "muerte celular programada no apoptótica" (o " muerte celular programada independiente de caspasa "), son tan eficientes como la apoptosis y pueden funcionar como mecanismos de respaldo o como el tipo principal de PCD.

Algunas de estas formas de muerte celular programada son la anoikis , casi idéntica a la apoptosis excepto en su inducción; la cornificación , una forma de muerte celular exclusiva de los ojos; la excitotoxicidad ; la ferroptosis , una forma de muerte celular dependiente del hierro [11] y la degeneración walleriana .

Las células vegetales experimentan procesos particulares de muerte celular por contracción, similares a la muerte celular autofágica. Sin embargo, algunas características comunes de la muerte celular por contracción están muy conservadas tanto en las plantas como en los metazoos.

La muerte celular inducida por activación (AICD) es una muerte celular programada causada por la interacción del receptor Fas (Fas, CD95) y el ligando Fas (FasL, ligando CD95). [12] Ocurre como resultado de la estimulación repetida de receptores específicos de células T (TCR) y ayuda a mantener la tolerancia inmune periférica. [13] Por lo tanto, una alteración del proceso puede conducir a enfermedades autoinmunes. [12] En otras palabras, la AICD es el regulador negativo de los linfocitos T activados.

La muerte celular isquémica , u oncosis, es una forma de muerte celular accidental o pasiva que a menudo se considera una lesión letal. El proceso se caracteriza por hinchazón mitocondrial , vacuolización del citoplasma e hinchazón del núcleo y el citoplasma. [14]

La catástrofe mitótica es un mecanismo oncosupresor que puede conducir a la muerte celular debido a la entrada prematura o inadecuada de las células a la mitosis. [15] Es el modo más común de muerte celular en las células cancerosas expuestas a la radiación ionizante y a muchos otros tratamientos contra el cáncer. [16]

La muerte celular inmunogénica o apoptosis inmunogénica es una forma de muerte celular causada por algunos agentes citostáticos como las antraciclinas , el oxaliplatino y el bortezomib, o la radioterapia y la terapia fotodinámica (TFD). [17]

La piroptosis es una forma altamente inflamatoria de muerte celular programada que ocurre con mayor frecuencia tras una infección con patógenos intracelulares y es probable que forme parte de la respuesta antimicrobiana en las células mieloides. [3]

La PANoptosis es una vía única de muerte celular inflamatoria que integra componentes de otras vías de muerte celular. La totalidad de los efectos biológicos de la PANoptosis no se pueden explicar individualmente por la piroptosis, la apoptosis o la necroptosis por sí solas. La PANoptosis está regulada por complejos macromoleculares multifacéticos denominados PANoptosomas. [18]

La fagoptosis es la muerte celular que se produce cuando una célula viva es fagocitada (es decir, ingerida) por otra célula (normalmente un fagocito), lo que provoca la muerte y digestión de la célula engullida. La fagoptosis puede afectar a células patógenas, cancerosas, envejecidas, dañadas o que exceden las necesidades. [19]

Muerte celular necrótica

La necrosis es la muerte celular en la que una célula ha sido gravemente dañada por fuerzas externas como un traumatismo o una infección y se presenta de varias formas diferentes. Es la suma de lo que les sucede a las células después de su muerte. [20] En la necrosis, una célula sufre una hinchazón, seguida de una ruptura incontrolada de la membrana celular y la expulsión del contenido celular. Este contenido celular a menudo provoca inflamación en las células cercanas. [21] Se ha reconocido una forma de necrosis programada, llamada necroptosis , como una forma alternativa de muerte celular programada. Se plantea la hipótesis de que la necroptosis puede servir como respaldo de la muerte celular a la apoptosis cuando la señalización de la apoptosis está bloqueada por factores endógenos o exógenos como virus o mutaciones. Las vías necroptóticas están asociadas con receptores de muerte como el receptor 1 del factor de necrosis tumoral. [21] La identificación de la muerte celular se clasificaba anteriormente en función de la morfología, pero en los últimos años se cambió a condiciones moleculares y genéticas.

Véase también

Referencias

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  2. ^ Nirmala JG, Lopus M (abril de 2020). "Mecanismos de muerte celular en eucariotas". Biología celular y toxicología . 36 (2): 145–164. doi :10.1007/s10565-019-09496-2. PMID  31820165.
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