The silence of the Cells (El silencio de las células)

Post escrito por Javier Chicote, alumno del máster de Biotecnología Molecular y Celular de Plantas que organiza el IBMCP.

Los seres vivos nacen, crecen, se multiplican y mueren. Esta idea que nos enseñan a casi todos de pequeños cuando se nos inicia en este asunto de la Ciencia diferencia claramente y de una manera muy simple, los seres inanimados de los que, por el contrario, carecen de esa fuerza o actividad esencial que reconocemos como vida. De este modo, la muerte, desde un punto de vista biológico y al margen de otro tipo de asuntos un poco más espirituales, forma una parte fundamental de la existencia de cualquier forma de vida. En los seres vivos que están constituidos por una única célula, la muerte celular supone el final de su existencia, sin embargo, en los organismos pluricelulares, como plantas y animales que están constituidos por miles de millones de células, la muerte constituye un instrumento común y controlado que regula numerosos procesos fisiológicos, por ejemplo, durante el desarrollo embrionario o la defensa del individuo.

Si todavía no sabemos lo que es la vida, ¿Cómo puede inquietarnos conocer la esencia de la muerte? Confucio (551-479 a.C.)

Tradicionalmente se reconocen tres tipos principales de muerte celular: apoptosis, necrosis y autofagia. El tipo I, apoptosis o muerte celular programada es la más conocida y mejor estudiada de todas las subrutinas de muerte. La maquinaria apoptótica controla el destino de las células una vez han cumplido su función o han alcanzado el final de la duración de su vida. A partir de ese momento, se activan vías que regulan delicadamente la degeneración de las células evitando la aparición de patologías, como el cáncer. Se habla de muerte de tipo III o necrosis como sinónimo de la muerte celular de tipo accidental, por ejemplo, en respuesta a un trauma. Sin embargo, se ha visto que la muerte necrótica no regulada (accidental) es la excepción a la regla, y que ésta también se encuentra sometida a estrictos controles.

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Finalmente el tipo II o autofagia constituye una excepción ya que puede ser una subrutina de muerte o de supervivencia. La autofagia, que se conoce bajo el nombre de “autocanibalismo”, es un proceso de degradación de los propios componentes celulares para obtener energía y materiales de construcción necesarios para la célula. Este hecho se refleja claramente si pensamos en la autofagia en respuesta a la falta de nutrientes y su papel en pro de la vida. Naturalmente, todos los organismos vivos están expuestos a sufrir períodos de carestía y de ahí, la relevancia de este proceso. Tanto es así que la maquinaria autofágica esté altamente conservada a lo largo de la evolución y se halle tanto en animales como en plantas. No obstante, esta misma autofagia, también puede conducir a la muerte. En muchos casos se sirve de otras subrutinas de muerte para eliminar a la célula y otras veces actúa de forma independiente, como subrutina de muerte “per se”.

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Lo único que nos separa de la muerte es el tiempo Ernest Hemingway (1889-1961)

¿Pero qué estímulos hacen que la autofagia se comporte como un mecanismo de vida o de muerte? Bueno, esto aún no está claro. La autofagia es una vía metabólica de adaptación a condiciones ambientales dañinas y a la inanición, sin embargo, en situaciones extremas y/o prolongadas en el tiempo, y también por factores desconocidos, se convierte en un mecanismo de muerte celular. Las funciones antagónicas de la autofagia (muerte o supervivencia) cobran especial relevancia en el caso de las células animales en el contexto de la oncogénesis. En el interior de estas masas celulares se pueden dar condiciones de bajos niveles de oxígeno y nutrientes debido a la ausencia de vasos sanguíneos encargados de nutrir a las células más internas. De modo que para subsistir, éstas deben poner en marcha este proceso de autodigestión. En estadíos tempranos, la autofagia tiene un papel supresor de tumores mientras que en tumores malignos ya establecidos, es un mecanismo oncogénico que confiere resistencia ante el estrés metabólico y los fármacos antitumorales. Conocer cuáles son los factores que determinan el desenlace del proceso autofágico podría proporcionar nuevas estrategias farmacológicas de mayor efectividad en el tratamiento de diversos procesos cancerosos.

En el caso de los vegetales, los estudios siempre suelen llevar cierto retraso respecto a animales, especialmente a humanos. En parte esto se debe a que la investigación de enfermedades o procesos que puedan repercutir en las personas reciben una mayor atención (y mejor financiación) y a cuestiones metodológicas. El caso de la autofagia no es una excepción, ya que hasta hace relativamente pocos años no existían estudios en plantas que se centrasen en ella de manera específica y, sin embargo, conocer cómo funciona exactamente en plantas podría tener un impacto enorme a nivel de producción agrícola y resistencia frente a estreses.

Lo único que llega con seguridad es la muerte Gabriel García Márquez (1927-2014)

A diferencia de las células animales, que emplean compuestos químicos (por ejemplo, azúcares como la glucosa) como combustible para crecer, las células vegetales se sirven de la luz y una fuente de carbono ilimitada (cada vez más gracias al calentamiento global), el CO2 atmosférico. De esta manera, podría parecer que las plantas nunca se van a ver afectadas por una situación de ‘dieta’ si bien hay que tener en cuenta un factor fundamental de su fisiología: no pueden desplazarse. Para completar su desarrollo necesitan elementos como hierro, cobre o nitrógeno que toman a través de sus raíces así que como organismos sésiles dependen enormemente de los nutrientes minerales que pueden encontrar en el suelo de su entorno. Cuando estos son limitados y la planta no es capaz de obtener cantidades suficientes, puede emplear la autofagia para reciclar componentes a partir de órganos viejos que ya no son funcionales. Por ejemplo, durante la senescencia foliar, la planta intenta recuperar todos los nutrientes que invirtió cuando formó la hoja antes de que se desprenda y los pierda irremediablemente. En este caso, la autofagia vuelve a desempeñar dos papeles antagonistas: mantiene a las células vivan durante un poco más de tiempo y participa en la degradación progresiva de los constituyentes de las mismas. El estrecho equilibrio entre estos dos efectos facilita el reciclaje y movilización eficiente tanto como sea posible antes de la caída de la hoja.

El estudio de la muerte celular, y concretamente la función de la autofagia como supresor o activador de la supervivencia que llevamos a cabo en el trabajo final de máster, tienen una enorme importancia a todos los niveles. Prueba de ello es la concesión del Nobel de Medicina más reciente (2016) a Yoshinori Ohsumi por sus méritos en la investigación de este sistema de reciclaje de las células. Mucho aún queda por conocer pero cabe esperar que en los próximos años se produzcan grandes avances en el conocimiento de la muerte que precisamente mejorarán la vida de muchas personas.

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4 Comentarios

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Pedro MascarósPedro Mascarós

Señor Mulet, acabo de terminar de leer su libro “Transgénicos sin miedo” y quisiera comentarle que lo he disfrutado mucho; indudablemente he aprendido un montón sobre el tema, amén de que ha conseguido hacerme sonreír en unas ocasiones y encogerme el corazón en otras, ¡ah! y me han encantado todos los guiños a la terreta.

Permítame una crítica tontorrona, superficial y quisquillosa; hace usted mención en pocas páginas, dos veces, del libro El gen egoísta del gran Richard Dawkins; creo sinceramente que con una sola mención, la primera, es suficiente, por varios motivos:
– Estéticos, obviamente. Choca leer enseguida otra vez la mención al mismo libro.
– En la segunda mención dice “lo que realmente importa son los genes…”. El punto de vista de Dawkins es primordial para entender un montón de cosas en la evolución, pero no explica todo por desgracia; no hay forma de reducir completamente todo lo que observamos en materia de evolución en los genes; aunque para lo que usted explica, es perfecto, obviamente.
– Es un libro muy denostado por la gente mal informada; si alguien que piensa que la ciencia es el mal, ha hecho el esfuerzo de leer su libro, estoy seguro de que a la segunda mención lo habrá abandonado, pensando que usted necesita desesperadamente justificar sus explicaciones con un libro, que con toda seguridad, a su juicio de lego confundido, viene a decir que no somos más que nuestros genes y demás sandeces que obviamente, no dice el libro de Dawkins.

Un saludo, y a seguir divulgando tan estupendamente.

SantiSanti

Muy comprensible e interesante el artículo Javier.
Por lo demás, parece un buen tema para plantear una pregunta nueva dentro de esta línea de investigación al haber tantas dudas en relación a los mecanismos de la autofagia.
Venga, ánimo. A ver si nos traes un resultado original.

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