• Author / Uploaded
• Carlos Chavez

Citation preview

PROCESOS DEL DESARROLLO EMBRIONARIO A NIVEL CELULAR

A nivel celular, los procesos que gobiernan el desarrollo son la proliferación y la diferenciación. Como hemos dicho, el paso de una célula a un organismo adulto requiere la división continua de la célula original y de sus células hijas. Este aumento del número de células es muy rápido al principio y después se frena, en algunos órganos más que en otros, llegando a un equilibrio con los procesos de muerte celular. La diferenciación celular consiste en la especialización estructural y funcional que van adquiriendo diferentes grupos celulares durante el desarrollo, para cumplir funciones muy distintas que permiten el funcionamiento unitario del organismo. Esto lleva consigo una serie de “toma de decisiones” por las que una célula se va comprometiendo hacia un linaje concreto. Dicho compromiso va asociado, lógicamente, a una pérdida de potencialidad: así, si el cigoto es totipotente, las células de la mórula o del blastocisto son pluripotentes (no pueden generar un organismo completo, pero sí cualquier linaje celular del embrión), las células de cada una de las tres capas germinales del embrión son multipotentes (sólo pueden dar lugar a células de uno de esos tres linajes), y las células progenitoras de cada tejido con unipotentes. Sin embargo, experimentos realizados en los últimos años han demostrado que las células diferenciadas pueden ser reprogramadas a un estado pluripotencial (células iPS) o incluso pueden ser trans-diferenciadas a tipos celulares distintos. Todo proceso del desarrollo humano está determinado por una serie de mecanismos que afectan, por un lado, a las células individuales y, por otro lado, a los tejidos y órganos en los que éstas se integran. Los principales mecanismos biológicos que guían el desarrollo son, por tanto, los siguientes: A nivel celular: en lo que se refiere a la célula, existen cuatro mecanismos básicos que van a dirigir y regir el desarrollo: la proliferación, la diferenciación, la migración y la apoptosis. Aunque desde el punto de vista pedagógico consideraremos

cada

uno

de

estos

cuatro

mecanismos

de

forma

independiente, la realidad es que el desarrollo de las células y los tejidos embrionarios humano es complejo y multifactorial en el que los distintos procesos ocurren al mismo tiempo, ejerciendo influencias unos sobre otros. Por ejemplo, la proliferación es claramente dependiente del nivel de diferenciación celular, de la ausencia de apoptosis y de la posición que ocupa la célula en cada momento. Del mismo modo, la diferenciación celular depende en gran medida de la capacidad de proliferación, así como de la información posicional

de la célula. En los cuatro mecanismos fundamentales que intervienen en el desarrollo embrionario participan una gran cantidad de moléculas encargadas de regular y controlar los procesos que ocurren en cada momento. Entre ellos, tienen gran relevancia los factores de transcripción, las moléculas de activación y factores de crecimiento, los receptores celulares y las moléculas de adhesión celular.

A) PROLIFERACION CELULAR: consiste en la multiplicación celular por mitosis a partir de una célula progenitora. Las divisiones celulares conducen al crecimiento del número de células. Este proceso es regulado por numerosos factores estimulantes entre los que destacan los denominados

factores

de

crecimiento

y

factores

inhibidores.

La

proliferación celular es un mecanismo fundamental no solo para el desarrollo, sino también para el crecimiento de todos los organismos vicos. Sin embargo, la proliferación celular incontrolada podría general malformaciones y tumoraciones, por lo que el control de este mecanismo ha de ser muy estricto en todas las células. Se denomina ciclo celular a la secuencia cíclica de procesos que ocurren en la vida de una célula eucariota que conserva la capacidad de dividirse. El ciclo incluye las fases denominadas G1,S,G2, M y, en ocasiones GO o de reposo. G1 es el periodo que trascurre entre el fin de la mitosis y el inicio de la síntesis de ADN, y se caracteriza por se la fase en la que la celula experimenta crecimiento y lleva a cabo sus funciones metabólicas fundamentales. Durante la fase S, se produce la replicación o síntesis de ADN, de forma que la celula alcanza una carga genética doble de la normal. Esta duplicación del material genético se produce como paso precio a la división celular. A continuación y tras la fase S, la celula entra en la fase G2, preparatoria de la mitosis, en la que la célula conserva una carga genética doble tras la duplicación del ADN en la fase S. Finalmente, la fase M (de mitosis) es aquella en la que ocurre la división celular, generándose dos células hijas con igual carga genética. Cada una de estas fases está estrechamente regulada por un gran número de genes y proteínas encargadas no solo de dirigir cada fase

sino, además, de inducir la muerte celular en aquellos casos en los que la proliferación celular ocurre de forma anómala o descontrolada. Entre estos genes, hay que destacar los denominados genes supresores tumorales, entre otros, p53, p16, p21, E2F, MDM2. La alteración de cualquiera de estos genes supresores tumorales podría provocar una proliferación excesiva y en la aparición de un tumor. B) DIFERENCIACION CELULAR: se denomina diferenciación celular al proceso por el cual una célula adquiere un determinado fenotipo, esto es, pasa de ser una celular indiferenciada y con escasos caracteres específicos, a una célula diferenciada de un tipo celular concreto y con unas características propias y distintas de los otros tipos de células. De este modo, la diferenciación resulta de la especialización estructural y funcional de células individuales que fijan su destino y se determinan hacia funciones y fenotipos concretos. En la mayoría de casos, la diferenciación está estrechamente relaciona con la capacidad de proliferación celular. Concretamente, las células que presentan menor capacidad de diferenciación son habitualmente las que poseen mayor capacidad para dividirse por mitosis. Por el contrario las células mas diferenciadas tienen escasa o nula capacidad para dividirse y multiplicarse. Por ello, las células más indiferenciadas y con mayor capacidad para dividirse y multiplicarse, son las denominadas células Madre. El tipo de división, en el que cada una de las dos células hijas posee un fenotipo diferente (una permanecerá indiferenciada y otra se diferenciará), se denomina división asimétrica, y es típica de las células madre. La división

asimétrica

es

uno

de

los

dos

grupos

de

procesos

responsables de las primeras diferencias entre las células y esta basado en la división desigual del potencial de división.

El otro grupo es la

interacción entre dos células diferentes e incluyen la inducción embrionaria. Las células inductoras influencian a una o más células recién nacidas para cambiar su destino y, en consecuencia, dar origen a un tercer tipo celular. Este mecanismo requiere la preexistencia de dos tipos celulares: uno productor de sustancias inductoras o inhibitorias y otro capaz de recibir y responder a ellas.

En concreto, todo el desarrollo embrionario de un individuo ocurre a partir de una única célula madre denominada cigoto que, mediante procesos de división y diferenciación celular, generarán un individuo completo. La capacidad de una célula de diferenciarse en distintos tipos celulares se denomina potencialidad o potencia, existiendo distintos de tipos de células madre atendiendo a su potencialidad. En primer lugar con mayor potencialidad son las denominadas células totipotentes, capaces de diferenciarse en cualquier tipo de célula o incluso en un organismo completo. En el ser humano, tan solo el cigoto o las primeras células en las que este se divide tienen la capacidad totipotente. En segundo lugar, las células pluripotentes son aquellas que pueden diferenciarse en cualquier tipo celular (ameloblasto, células de la piel y hepatocitos), pero no pueden originar un individuo completo. Este tipo de células lo encontramos en el embrión humano en fase de blastocisto. A continuación, las células multipotente son aquellas que pueden diferenciarse hacia células de distinto tipo, pero únicamente cuando estas pertenecen a una misma familia de células (célula mesenquimática indiferenciada es multipotente y de ella derivan fibroblasto, condroblasto, osteblasto,etc). Estas también llamadas células madre órgano-específicas son capaces de originar las células de un órgano concreto en el embrión y también en el adulto. Un ejemplo de este tipo de células son las contenidas en la médula ósea, las cuales son capaces de generar todos los tipos celulares de la sangre y del sistema inmune. Éstas células madre existen en muchos más órganos del cuerpo humano como la piel, grasa subcutánea, músculo cardíaco y esquelético, cerebro, retina y páncreas. Finalmente, las células monopotentes solo pueden diferenciarse hacia un tipo de célula adulta ( los osteoblas a osteocitos), pueden formar únicamente 2 tipos de células madres: Laqilosis que es una célula madre muy rugosa que contienen ribosomas. Y por otro lado, enbofilosis que es una célula lisa que contiene un líquido especial llamado vasiofelina, que ayuda a que el cuerpo no endurezca en la reproducción de las células madre.

CÉLULAS MADRE:  Célula madre o Stem Cell se define como una célula progenitora, auto renovable, capaz de regenerar uno o más tipos de células diferenciales.  Las células madres son células cuyos destino todavía no se ha “decidido” Se pueden transformar en varios tipos de células diferentes, a través de un proceso denominado “diferenciación”. La diferenciación sin embargo es la cualidad por la cual la célula adquiere ya una especialización dentro de un tipo celular concreto que le hace no poder convertirse en otro tipo celular distinto.  Las células madres son también conocidas como troncos embrionarios por se encuentran en los embriones y son las encargadas de transformarse en todas las demás células en el cuerpo humano, desde la piel hasta las que forman los pulmones. También se convierten en el cabello que cubre el cráneo y en las retinas de los ojos. Cada parte del ser humano fue una sola ves una célula madre.  Según explica la Cord Blood Registry en una pagina web, las células madre son bloques constructores de la sangre y del sistema inmunológico. E n nuestro organismo existen tres tipos de células madre: la célula ósea, la sangre periférica y la sangre del cordón umbilical.

 Las células estaminales son células indiferenciadas, no especializadas, se poseen simultáneamente la capacidad de renovarse así mismas por división celular durante varios periodos de tiempo (auto-renovación) y que, bajo ciertas condiciones fisiológicas o experimentales, pueden ser inducidas a transformarse en diferente.  Las células madre o troncales (Stem =vástago) son células que dan origen a otras células mas especializadas, a través del proceso conocido como diferenciación celular.

Células madre fetales (células madre embrionarias) Las células madre fetales son células de tipo primitivo que se encuentran en los órganos de los fetos. La clasificación de las células madre fetales no está clara. Células madre adultas Las células madre adultas hacen referencia a cualquier célula que se encuentre en un organismo desarrollado y que tiene dos propiedades: la capacidad de dividirse y crear otra célula igual a sí misma y la de dividirse para crear una célula diferente de sí misma. También es conocida como célula somática (del cuerpo). Las células madre pueden encontrarse en los niños, así como los adultos. Células madre amnióticas Las células madre multipotenciales también se encuentran en el líquido amniótico. Estas células madre amnióticas son muy activas. Pueden

diferenciarse en células de adipogénica, osteogénico, miogénico, endotelial hepática, y también las líneas neuronales. Células madre pluripotentes inducidas Estas no son células madre adultas, pero son células reprogramadas dada su capacidad pluripotente. Se utilizan en la reprogramación genética con factores de transcripción de proteínas. Las células madre pluripotentes son equivalentes a las células madre embrionarias que se han obtenido a partir de tejido de piel humana adulta.

COLNCLUSIÓN: Es sorprendente la formación de un organismo completo a partir de una célula. El proceso del desarrollo del embrión está controlado con tanta precisión que toda la organización de las células, tejidos y órganos que caracterizan al adulto proviene de elementos colocados en el sitio justo, unos respecto de otros. Los fenómenos implicados en el desarrollo embrionario (a nivel celular) pueden resumirse en las siguientes: Proliferación (aumento del número de células) que cabe mencionar, debe estar perfectamente regulado ya que la cantidad de células de cada tipo requiere un organismo es diferente. Y el otro proceso denominado Diferenciación (aparición de poblaciones celulares diferentes y que debe producirse con un determinado orden especial)

En cuanto a las “células madre” , tanto si son adultas como embrionarias, atesoran un gran potencial que podría traducirse en futuras terapias, hoy por hoy incurables, estas células se distinguen de cualquier otro tipo celular por dos características vitales: su capacidad de dividirse produciendo nuevas células madres, y la potencialidad de originar –bajo condiciones fisiológicas o

experimentales concretas-, células maduras de distintos linajes diferentes entre sí, como por ejemplo células neuronales, hepáticas, musculares o sanguíneas.