La muerte celular es un fenómeno común en el mundo biológico. A diferencia de la muerte corporal, en los tejidos humanos normales mueren decenas de millones de células cada día. Hay dos formas principales de muerte celular: necrosis y muerte celular programada. La necrosis celular es una respuesta pasiva de las células a lesiones externas, como isquemia, hipertermia, daño físico y químico e invasión biológica, que pueden provocar una muerte celular rápida. La principal característica morfológica de la necrosis celular es la inflamación celular, que eventualmente conduce a la ruptura y disolución de la membrana celular, y a la liberación de factores proinflamatorios intracelulares y otros contenidos, provocando reacciones inflamatorias graves. El fenómeno de la necrosis celular está relacionado con diversas enfermedades humanas. Por ejemplo, en la hepatitis aguda grave causada por una infección viral, el cambio patológico básico son diversos grados de necrosis de las células lobulares del hígado del paciente. Bajo el microscopio, se puede observar una infiltración de células inflamatorias, principalmente linfocitos y monocitos, en el área portal y los lóbulos. del hígado. Se destruye la red de valvas. Por otro ejemplo, en un cuerpo normal, el líquido transparente del ojo desempeña la función de mantener la forma del ojo y proteger el cristalino y la córnea. Por lo tanto, el líquido está en un estado de equilibrio dinámico. La característica patológica importante del glaucoma es que el drenaje de líquido se bloquea, lo que provoca un aumento de la presión intraocular, lo que hace que los vasos sanguíneos compriman el nervio óptico, lo que provoca necrosis de las células nerviosas, lo que provoca que la visión se debilite gradualmente y, finalmente, provoque ceguera.
A diferencia de la necrosis celular, la muerte celular programada es otra forma de muerte celular controlada por genes. Se trata de un "mecanismo suicida" establecido gradualmente por organismos en el largo proceso de evolución, es decir, células de un determinado grupo. El proceso de poner fin a la propia vida siguiendo procedimientos específicos en condiciones fisiológicas o patológicas. Hay muchos factores que inducen la muerte celular programada, incluidos factores externos, como la radiación, los fármacos y las infecciones virales, y factores internos, como los tumores, las enfermedades autoinmunes y las enfermedades degenerativas; Las características morfológicas típicas de la muerte celular programada son que la membrana celular está intacta, no hay salida de contenidos celulares como factores proinflamatorios y no hay respuesta inflamatoria. La muerte celular programada es un mecanismo regulador importante para que el cuerpo estabilice su entorno interno y equilibre el número de células.
La muerte celular programada incluye apoptosis, muerte celular autofágica, paraptosis, catástrofe mitótica, oncosis, muerte celular programada tipo apoptosis (modelo de tipo apoptosis) y muerte celular programada tipo necrosis (modelo de tipo necrosis). ), etc. En la actualidad, la investigación sobre la apoptosis y la muerte celular autofágica es relativamente profunda.
Apoptosis
El término apoptosis fue propuesto por primera vez en 1972 por el patólogo británico Cole y el profesor griego Mark. En griego, apo significa romper y ptosis significa caer. La combinación de estas dos palabras (apoptosis) se utiliza para describir el fenómeno de muerte celular similar a la caída de las hojas de otoño y al marchitamiento de las flores. En la década de 1990, el estudio de la apoptosis alcanzó hitos importantes, demostrando que la apoptosis es un proceso activo regulado por genes. El proceso típico de apoptosis implica la hidrólisis, activación y transmisión de señales de una serie de caspasas.
La apoptosis celular está estrechamente relacionada con procesos como el desarrollo embrionario, la histogénesis, la diferenciación y reparación de tejidos. Para adaptarse a las necesidades de desarrollo o renovación de los tejidos, las células del cuerpo sufrirán apoptosis en determinados momentos concretos. Por ejemplo, durante la formación de células en la capa externa de la piel, las células de la piel se generan en las capas profundas de la piel y luego migran lentamente hacia la superficie externa. Algunas de ellas sufrirán apoptosis durante la migración y las células apoptóticas. Forman el estrato córneo protector de la piel.
Otro ejemplo es el desarrollo del cristalino, el único tejido transparente del ser humano. En las primeras etapas de la formación fetal, las células del cristalino desarrolladas a partir de células madre contienen orgánulos como todas las demás células. Sin embargo, a medida que avanza el desarrollo y la diferenciación, las células del cristalino experimentan cambios especiales. En esta forma de apoptosis, el núcleo celular y los orgánulos del citoplasma se destruyen, dejando sólo la membrana celular intacta. La membrana celular se envuelve con una solución de "proteína de la lente" extremadamente espesa, convirtiéndose en una lente madura. Además, durante el desarrollo de la corteza suprarrenal fetal, la corteza suprarrenal embrionaria consta de dos partes: la corteza fetal y la corteza permanente. Sin embargo, después de que nace el feto, las células de la corteza fetal sufren apoptosis y todas desaparecen en una semana, quedando. sólo la corteza permanente.
Además, en la edad adulta, el mecanismo de apoptosis también es un medio importante que utiliza el cuerpo para eliminar el exceso de células dañadas, cancerosas o infectadas microbianamente en el cuerpo. Por ejemplo, durante el proceso de maduración de los linfocitos T en el timo, más del 95% de las células inmaduras sufren apoptosis y menos del 5% de las células se diferencian en linfocitos T maduros y entran en la sangre periférica para ejercer sus funciones inmunológicas. Por lo tanto, la apoptosis tiene una importancia fisiológica importante para garantizar el desarrollo normal de los individuos, mantener funciones fisiológicas normales y permitir que el cuerpo se adapte a los cambios en el entorno interno y externo. La regulación incontrolada o incorrecta de la apoptosis provocará anomalías del desarrollo, trastornos funcionales y enfermedades graves de los organismos. Las enfermedades relacionadas con la apoptosis, como el linfoma folicular, los tumores malignos, como el cáncer de mama y la leucemia, las enfermedades autoinmunes, como el lupus eritematoso sistémico y la nefritis, y las enfermedades causadas por infecciones por adenovirus y herpes virus, están todas relacionadas con defectos en la apoptosis ("Muerte o muerte". "); enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson y la degeneración cerebelosa, la displasia mieloide, la lesión isquémica y la hepatitis alcohólica están relacionadas con la apoptosis excesiva ("no debería morir").
Muerte celular autofágica
El fenómeno de la muerte celular autofágica se descubrió ya en la década de 1960. Se refiere a la degradación de los propios orgánulos y otras macromoléculas por parte de los lisosomas en las células. La autofagia puede ocurrir cuando las células carecen de nutrientes o sufren una respuesta de estrés. Cuando las células inician la autofagia, se forma en el citoplasma una gran cantidad de estructuras similares a vesículas envueltas con membranas de doble capa que contienen sustancias para ser degradadas, llamadas vacuolas autofágicas. Posteriormente, las vacuolas autofágicas se fusionan con los lisosomas, y las sustancias a degradar envueltas en las vacuolas autofágicas ingresan a los lisosomas. En este momento, los lisosomas se denominan lisosomas autofágicos. En el lisosoma de autofagia, las sustancias a degradar se descomponen en aminoácidos y nucleótidos bajo la acción de diversas enzimas, y entran en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos para producir pequeñas moléculas y energía (ATP), que luego son utilizadas por las células. Por lo tanto, la autofagia se ha considerado durante mucho tiempo un comportamiento de autorrescate de las células y los lisosomas están involucrados en todo el proceso. Sin embargo, en los últimos años se ha descubierto que, bajo determinadas condiciones, la autofagia también puede provocar la muerte celular, y se ha demostrado que la aparición de la autofagia está estrictamente regulada por una variedad de genes, como los genes ATG (autofagia), genes de proteína quinasa y genes de fosfatasa.
La autofagia es también un método regulador para que las células se adapten al medio interno y externo o satisfagan sus propias necesidades de desarrollo. La autofagia está estrechamente relacionada con la aparición y desarrollo de enfermedades. En los músculos cardíacos y esqueléticos, la autofagia excesiva puede provocar la pérdida de α-glucosidasa, provocando un trastorno de descomposición de glucógeno, provocando una acumulación de glucógeno, lo que lleva a la aparición de la enfermedad de almacenamiento de glucógeno tipo II. La acumulación excesiva de proteínas desnaturalizadas en las células nerviosas es la principal característica patológica de enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Huntington. En las primeras etapas de la enfermedad, la autofagia activada puede eliminar estas proteínas desnaturalizadas. Sin embargo, a medida que avanza la enfermedad, cuando la tasa de acumulación de proteínas desnaturalizadas excede la capacidad de eliminación de la autofagia, provocará una activación excesiva de la autofagia y provocará la muerte celular. agrava la progresión de la enfermedad.
Cuando el cuerpo está infectado por patógenos como el poliovirus y el coronavirus del SARS, la autofagia tiene un doble papel. Por un lado, la autofagia puede eliminar los patógenos que ingresan a la célula a través de la degradación y proteger a las células normales de infecciones. Por otro lado, la estructura de membrana de doble capa de las vacuolas autofágicas formadas por la autofagia se convierte en un "refugio para virus o bacterias". Entonces", permitiéndole escapar del efecto de eliminación del huésped.
En los tumores malignos, las células cancerosas son células heterogéneas en el cuerpo normal. Ciertos genes que contienen pueden activar la autofagia e inhibir la proliferación de células cancerosas debido a cambios en el medio ambiente o a la inducción de medicamentos contra el cáncer. Sin embargo, en las primeras etapas de la aparición del tumor, debido al rápido crecimiento de las células precancerosas, se producirá un suministro insuficiente de nutrientes y oxígeno. La autofagia puede complementar los nutrientes de las células tumorales al degradar macromoléculas u orgánulos, permitiendo así que las células tumorales sobrevivan y proliferen. Las últimas investigaciones muestran que la autofagia también está estrechamente relacionada con el envejecimiento. Por tanto, la autofagia es un arma de doble filo para la salud humana.
La comprensión popular sobre la apoptosis y la autofagia se basa principalmente en la morfología celular, las propiedades físicas y químicas, los genes reguladores y las manifestaciones patológicas. Mucha evidencia sugiere que la autofagia ocurre en presencia o ausencia de apoptosis, sin que exista una dependencia necesaria entre ambas. Por el contrario, bajo ciertas condiciones específicas, existe una relación regulatoria entre apoptosis y autofagia que se antagonizan, promueven o reemplazan entre sí.