En esta lección vamos a hablar sobre principios de comunicación y señalización celular. En los seres vivos, las células se comunican entre sí para coordinar apropiadamente sus funciones y respuestas a su entorno. En organismos multicelulares, para lograr esta comunicación, se utilizan señales o mensajeros químicos denominados ligandos, que se sintetizan y se secretan o que se exponen al medio extracelular para ser recibidos por receptores de células diana que transmitirán el mensaje al interior induciendo la generación de una respuesta.
La comunicación celular está clasificada en cuatro categorías. Autocrina, que es por la cual se da la autoinducción de un estímulo o dicho de otra forma son señales que se envían a sí mismas las células. La comunicación paracrina o a corta distancia, la cual se da entre células que se encuentran en cercana proximidad. La yucstácrina o dependiente de contacto.
se da por contacto físico directo entre las células, y la comunicación endócrina o a larga distancia se da por medio de mensajeros que viajan a través del torrente sanguíneo, comunicando así células de órganos y tejidos distantes. Los mensajeros o ligandos pueden ser de naturaleza hidrofílica, como proteínas o péptidos hidrosolubles, es decir, que pueden interactuar y estar en un medio acuoso. Estos generalmente se unen a receptores.
ubicados a nivel de la superficie celular. Así también existen ligandos hidrofóbicos, como moléculas esteroideas o lipídicas, que por el contrario evitan el contacto con el agua, por lo que requieren de proteínas acarreadoras o transportadoras que les permitan navegar a través del medio líquido extracelular. Debido a su propiedad no polar, pueden atravesar la membrana plasmática para unirse a receptores intracelulares. También existen ligandos que son moléculas muy pequeñas. como gases que pueden difundirse directamente a través de la membrana.
Estos mensajeros o ligandos no se unen a cualquier receptor. Generalmente hay una especificidad muy limitada o exclusiva en la unión ligando-receptor. Resultado de esta recepción de la señal, se activa o se desencadena una o más vías de señalización o mecanismo de transducción celular, que es una serie de reacciones que ocurren al interior de la célula. Esto conduce a una respuesta que también depende del tipo celular, el entorno y qué otros estímulos esté sensando e integrando al mismo tiempo la célula. Durante este proceso de transducción, se va dando una serie de reacciones, activando o alterando la función de proteínas y enzimas, así como la síntesis de compuestos que participan en la vía de señalización, pero que eventualmente afectarán a proteínas efectoras, que son aquellas relacionadas directamente a procesos celulares, como por ejemplo la inducción de la expresión de ciertos genes, la regulación de rutas metabólicas o la alteración del citoesqueleto y por lo tanto de la forma y movimiento celular, entre otros posibles procesos.
Esto tiene implicaciones en prácticamente todas las funciones del organismo, incluyendo el crecimiento y desarrollo, las respuestas fisiológicas, inmunitarias, etc. Pero también cuando existen alteraciones en la comunicación celular, pueden tener al lugar condiciones patológicas y enfermedades como diabetes, cáncer. y enfermedades autoinmunitarias.
Veamos ahora algunos ejemplos de los distintos tipos de comunicación. Como dijimos, en la comunicación autocrina, las células autoinducen una respuesta a liberar un ligando que se une a un receptor propio. Podemos encontrar ejemplos en procesos de desarrollo, crecimiento, división y diferenciación celular, entre otros.
Por ejemplo, los linfocitos T son células del sistema inmunitario adaptativo, importantes en la memoria inmunológica. Durante el proceso conocido, como activación y expansión clonal, subgrupos seleccionados de estas células proliferan al liberar un tipo de moléculas conocidas como citocinas, por ejemplo la interleucina 2, que se une a su receptor para promover su crecimiento y división. Después de cierto número de ciclos, la célula deja de expresar este receptor, de tal manera que se pueda regular este proceso al autolimitar su proliferación. La acción vasodilatadora del óxido nítrico es un ejemplo de acción paráclina.
la cual se da entre células en cercana proximidad, permitiendo coordinar respuestas en el contexto donde se da esta comunicación, es decir, actuando como mediadores locales. Generalmente la comunicación paracrina medía respuestas rápidas que duran un corto tiempo al ser degradados rápidamente los ligandos. Los vasos sanguíneos están formados en su parte interna por células endoteliales y hacia su parte externa por una lámina basal y por células de músculo liso.
Las células endoteliales son capaces de sintetizar el óxido nítrico, pues tienen la presencia de enzimas que sintetizan a este gas a partir del aminoácido arginina. Una vez que secretado, puede atravesar la membrana plasmática del músculo liso, uniéndose a un receptor intracelular que desencadenará una respuesta llevando a la relajación de las células musculares, permitiendo así la dilatación del vaso sanguíneo. Esto tiene diferentes implicaciones fisiológicas, incluyendo la reducción de la presión arterial. Voy a hacer una mención aparte para la comunicación neuronal o sináptica, pues mientras es considerada como un tipo de comunicación parácrina por algunos autores, Otros la consideran como una forma de comunicación por sí misma, debido a sus peculiaridades y relevancia.
Este es el mecanismo por el cual las neuronas transmiten señales mediante la liberación de neurotransmisores y otros mediadores químicos al espacio sináptico. Las neuronas están constituidas por un cuerpo celular o soma, así como por prolongaciones cortas denominadas dendritas, y por una larga extensión conocida como axón. Las señales entre neuronas se consiguen a través de impulsos eléctricos.
que se propagan rápidamente a través de ellas y que se continúan en la siguiente célula gracias a la liberación de estos ligandos contenidos en vesículas que se secretan en el espacio o hendidura sináptica y que se unen a receptores, como los canales activados por neurotransmisores de la célula subsecuente o neurona postsináptica. En la comunicación de eucstacrina, como dijimos, está mediada por el contacto directo entre células. Por ejemplo, las células pueden establecer contacto a través de las uniones en hendidura, que son complejos proteicos formados entre las membranas plasmáticas de dos células para permitir la comunicación y paso de pequeñas moléculas entre sus citoplasmas, tales como iones de calcio. También se puede dar este tipo de comunicación mediante la unión complementaria de complejos proteicos ubicados en las superficies de dos células.
Por ejemplo, el sistema inmunitario utiliza comúnmente este tipo de comunicación para realizar un proceso que se conoce como la presentación de antígeno, tal como un macrófago presentando un fragmento de un patógeno fagocitado o digerido a los linfocitos T. Resultado de esta presentación se pueden, entre otras cosas, seleccionar a los linfocitos para que lleven a cabo el proceso de expansión clonal previamente mencionado. La comunicación endócrina o a larga distancia se establece cuando el mensajero liberado viaja a través del torrente sanguíneo hasta alcanzar su célula adiana.
Como su nombre lo inquiere, los órganos endócrinos, como el hipotálamo, la glándula pituitaria, tiroides, etc., están especializados en este tipo de comunicación, al producir y secretar mensajeros hormonales vitales para las funciones fisiológicas del organismo. Por ejemplo, las células beta del páncreas se caracterizan por la capacidad de secretar insulina, la cual es una hormona peptídica que tiene un papel como hipoglucemiante. En esencia, después de una comida rica en carbohidratos, Estos son digeridos y eventualmente absorbidos a nivel del intestino delgado.
Consecuentemente, se incrementarán los niveles de glucosa sanguínea. Al censar este incremento, el páncreas secretará la insulina, la cual se unirá a receptores de células llana de una gran variedad de órganos y tejidos, como el músculo esquelético. Esto estimulará la célula para movilizar transportadores de glucosa a su superficie y así captarla en su interior para subsecuentemente metabolizarla.
lo que, como se puede ver, reducirá los niveles de glucosa en sangre. En esta lección hemos visto aspectos generales sobre la comunicación celular, describiendo a los diferentes tipos y mencionando ejemplos particulares que incluyen a la comunicación autócrina, parácrina, el caso particular de la comunicación neuronal, así como también mencionamos a la comunicación yuxtácrina o dependiente de contacto, para finalmente mencionar a la comunicación endócrina. Establecimos que la comunicación celular está mediada por la interacción entre mensajeros o ligandos que interactúan con receptores específicos y que desencadenan la activación de vías de señalización, las cuales están caracterizadas por la recepción del mensaje, la activación o modificación de proteínas señalizadoras y la síntesis de compuestos, así como la afectación de proteínas efectoras para finalmente conducir a la generación de una respuesta celular.