Muerte celular

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Muerte celular, en organismos pluricelulares se llama así al programa de ‘suicidio’ estrictamente regulado que lleva a la célula a darse muerte como respuesta a un conjunto de señales diversas, como lesiones físicas y genéticas, privación de oxígeno o nutrientes, pérdida de contacto con las células vecinas o infección por virus. La muerte celular se produce continuamente en muchos tejidos de nuestro organismo y constituye un aspecto esencial para su desarrollo, mantenimiento y reparación. La apoptosis o muerte celular programada es muy rápida, y por lo general termina en menos de una hora. Durante este proceso, la célula se contrae y la membrana superficial adquiere un aspecto característico, con formación de ampollas y vesículas rotas. La cromatina, el material genético del núcleo, se condensa y las enzimas llamadas nucleasas escinden el ADN celular. Por último, toda la célula se disgrega en fragmentos envueltos en membrana que son rápidamente ‘devorados’ por las células vecinas mediante fagocitosis. Por tanto, la apoptosis es una forma eficaz de destruir células no deseadas o dañadas y de preparar los restos para su eliminación rápida.

El mecanismo molecular en que se basa la apoptosis se ha conservado muy bien a lo largo de toda la evolución, y buena parte del conocimiento que tenemos de su naturaleza procede del estudio del diminuto gusano nematodo Caenorhabditis elegans (véase Gusano cilíndrico), que además fue el primer animal pluriceluar cuyas instrucciones genéticas fueron descifradas, a finales de 1998. Durante su desarrollo a partir del huevo, los gusanos de esta especie nacen exactamente con 1.090 células, de las que 131 siempre mueren por apoptosis, de modo que el adulto tiene 959 células. La sencillez del gusano permite detectar con relativa facilidad las formas mutantes en las que muere un número excesivo o insuficiente de células; esto ha llevado a identificar los tres principales genes reguladores de la muerte celular del nematodo. Hacen falta dos de estos genes, llamados ced-3 (defectuosos para la muerte celular) y ced-4, para que las células mueran; el otro, ced-9, antagoniza la acción de estos genes destructores y facilita la supervivencia celular. En los seres humanos se han encontrado equivalentes de dos de estos tres genes. El gen ced-3, inductor de la muerte del gusano, está emparentado con una familia de genes humanos que codifican las enzimas proteicas caspasas, que escinden otras proteínas. El gen ced-9, que en el gusano suprime la muerte celular, está emparentado con la familia de genes humanos bcl-2, cuyos miembros también codifican proteínas reguladoras de la apoptosis. Precisamente, el Premio Nobel de Fisiología y Medicina del año 2002 recayó en los científicos Sydney Brenner, John E. Sulston y H. Robert Horvitz, como reconocimiento a la importancia de estas investigaciones genéticas sobre la muerte celular programada desarrolladas sobre el nematodo Caenorhabditis elegans. Estos trabajos, iniciados en la década de 1960, han servido para identificar los genes clave en la regulación de la apoptosis y han demostrado que existen genes con funciones similares en especies más evolucionadas. Estos estudios han sido cruciales en el campo de la investigación biomédica y han permitido profundizar en el conocimiento de patologías como el cáncer, el SIDA, enfermedades autoinmunes, o enfermedades degenerativas como el Alzheimer.

2 IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN SOBRE LA MUERTE CELULAR

Aunque la apoptosis se caracterizó por primera vez en 1972, su importancia en la biología y la enfermedad no se ha aceptado de forma generalizada hasta hace poco tiempo. Ello se debe en parte a la extrañeza que causa la idea de que la muerte celular pueda ser una fuerza creativa que contribuye a la construcción y el mantenimiento de los tejidos. Pero es importante tener en cuenta que en los organismos pluricelulares cada una de las células individuales tiene en sí misma poco valor: su única función es atender las necesidades del organismo completo del que forma parte. En general, si una célula está dañada, sobra o supone algún riesgo para el organismo por ser cancerosa o estar infectada, la opción más segura es activar su suicidio.

El desarrollo embrionario de muchos tejidos exige una proporción considerable de muertes celulares. Así, más del 80% de todas las células nacidas en el sistema inmune mueren por apoptosis, y más del 50% de todas las células nerviosas se autodestruyen en el curso del desarrollo del sistema nervioso central. Estas muertes celulares masivas son necesarias para la organización de estos complejos tejidos. En el sistema nervioso central, las células nerviosas tienen que construir una compleja red de conexiones sinápticas para formar el cerebro. Pero no hay ningún mapa del lugar en que deben establecerse tales conexiones; el mecanismo parece que consiste en la competencia entre células por establecer conexiones unas con otras; las células que lo consiguen sobreviven, mientras que las que no logran conectarse debidamente se suicidan por apoptosis. En el sistema inmune, las células que potencialmente reaccionan contra el organismo hospedante son también destruidas. Durante el desarrollo de la mano y el pie de los vertebrados, las células situadas entre los dedos mueren por apoptosis para que se formen los dedos. En los patos y otros animales palmípedos, la apoptosis se ha suprimido.

La muerte celular programada es también una defensa vital frente a las enfermedades infecciosas (véase Infección) y el cáncer. Las células infectadas por virus tratan de activar el programa de apoptosis para impedir que el virus se difunda a sus vecinas. Nada tiene de extraño que muchos virus hayan adquirido a lo largo de la evolución genes cuya función específica es neutralizar la apoptosis para así mantener a las células hospedantes como incubadoras de virus. Muchas mutaciones que inducen cáncer parece que también suprimen la activación de la apoptosis, lo que da a entender que el cáncer no se caracteriza sólo por el crecimiento celular desordenado, sino también por la muerte celular insuficiente.

Por último, muchas enfermedades degenerativas que afectan a los sistemas inmunitario, nervioso y cardiovascular, como el SIDA, la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson o la aterosclerosis, tienen en común la activación inadecuada de la apoptosis y la muerte de células vitales en tejidos importantes. Se espera que conocer mejor el mecanismo de regulación y activación de la apoptosis contribuya a encontrar tratamientos mejores y más específicos para estas enfermedades.