INTRODUCCIÓN
Bienvenido a la unidad de Patología Celular, analizaremos a grandes rasgos algunos conceptos y estableceremos definiciones para poder comprender aquellos cambios estructurales y en función por los que atraviesan las células, los tejidos y los órganos.
Imagen 1. Patología celular
CONTENIDO
2. Patología celular
2.1 Introducción a la Anatomía Patológica
La patología es una parte de las ciencias básicas de la medicina que se encarga del estudio de las enfermedades, tanto sus causas como la evolución de la mismas caracterizándola en sus signos y síntomas. Los patólogos estudian los cambios estructurales tanto macro como microscópicos a través de diferentes técnicas por ejemplo la inmunohistoquímica.
Recordemos que la patología se puede dividir en 2 partes la primera se encarga del estudio de los cambios en el órgano afectado y sus células denominada Anatomía Patológica General y la segunda se encarga del estudio de los cambios y respuestas generados a nivel del organismo como conjunto y se le denomina Anatomía Patológica Sistémica.
En la presente unidad abordaremos las bases de la patología celular, mecanismos de lesión y cambios celulares en las diferentes tipas de agresión a la misma. Para ello iniciemos por recordar que la célula es una entidad dinámica con multitud de reacciones químicas (metabolismo celular) que le permite mantener su composición frente a los cambios ambientales.
Imagen 2. Patología celular
| Membrana Celular: Capa dinámica y flexible, tiene doble capa de fosfolípidos con colesterol y proteínas. Puede ser atravesada por difusión o mediante transporte activo. | Citoplasma: Se encuentra entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear, compuesto por:
|
| Núcleo. Masa globular de protoplasma, regula la estructura y actividad celular. Contiene gránulos de cromatina. Le rodea una membrana que funciona como barrera selectiva. Contiene en su interior el nucleolo que intervienen principalmente en la síntesis de proteína. | Citoesqueleto: Es un entramado tridimensional, provee el soporte interno para las células, consta de microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos, mantiene la forma de la célula, facilita la movilidad celular (mediante cilios y flagelos), es importante tanto en el transporte intracelular y en la división celular. |
| Ribosomas: Pequeños orgánulos cuya función es fabricar proteínas, intervienen en la síntesis proteica. Su función consiste únicamente en ser el orgánulo lector del ARN mensajero, con órdenes de ensamblar los aminoácidos que formarán la proteína. Son orgánulos sintetizadores de proteínas. | Retículo endoplasmático: Conjunto de membranas, que forman sáculos y tubos, conectadas entre sí con la membrana celular y la envoltura nuclear. Participa en la síntesis de esteroides. Tipos:
Citoplasma: Se encuentra entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear, compuesto por:
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| Membrana Celular: Capa dinámica y flexible, tiene doble capa de fosfolípidos con colesterol y proteínas. Puede ser atravesada por difusión o mediante transporte activo. | |
| Núcleo. Masa globular de protoplasma, regula la estructura y actividad celular. Contiene gránulos de cromatina. Le rodea una membrana que funciona como barrera selectiva. Contiene en su interior el nucléolo que intervienen principalmente en la síntesis de proteína.
| Citoesqueleto: Es un entramado tridimensional, provee el soporte interno para las células, consta de microfilamentos, filamentos intermedios y icrotúbulos, mantiene la forma de la célula, facilita la movilidad celular (mediante cilios y flagelos), es importante tanto en el transporte intracelular y en la división celular. |
| Ribosomas: Pequeños orgánulos cuya función es fabricar proteínas, intervienen en la síntesis proteica. Su función consiste únicamente en ser el orgánulo lector del ARN mensajero, con órdenes de ensamblar los aminoácidos que formarán la proteína. Son orgánulos sintetizadores de proteínas.
| Retículo endoplasmático: Conjunto de membranas, que forman sáculos y tubos, conectadas entre sí con la membrana celular y la envoltura nuclear. Participa en la síntesis de esteroides. Tipos:
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| Centrosoma. Formado por filamentos de proteínas, relacionado con el movimiento y la organización del citoesqueleto. son importantes en los procesos de división celular. | Aparato de Golgi: Compuesto por membranas lipoproteicas dobles. Realiza función en la síntesis |
| Vesículas y vacuolas. Estructuras membranosas pequeñas que transportan y almacenan sustancias. Pueden unirse a la membrana para verter su contenido fuera de la célula y pueden ser pinocitóticas, fagocitóticas, digestivas y secretoras. | Mitocondrias: Encargadas de realizar la respiración celular, un conjunto de reacciones químicas mediante las cuales la célula obtiene energía, actúan, como centrales energéticas, sintetizan ATP a expensas de los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos). |
| Centrosoma. Formado por filamentos de proteínas, relacionado con el movimiento y la organización del citoesqueleto. son importantes en los procesos de división celular. | Aparato de Golgi: Compuesto por membranas lipoproteicas dobles. Realiza función en la síntesis |
| Vesículas y vacuolas. Estructuras membranosas pequeñas que transportan y almacenan sustancias. Pueden unirse a la membrana para verter su contenido fuera de la célula y pueden ser pinocitóticas, fagocitóticas, digestivas y secretoras. | Mitocondrias: Encargadas de realizar la respiración celular, un conjunto de reacciones químicas mediante las cuales la célula obtiene energía, actúan, como centrales energéticas, sintetizan ATP a expensas de los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos). |
Tabla 1. Partes de la celula
En cuanto a la nutrición celular recordemos que engloba los procesos destinados a proporcionarle energía para realizar todas sus actividades y materia orgánica para crecer y renovarse, la cual puede ser autótrofa o heterótrofa.
En cuanto al metabolismo se distinguen dos tipos de reacciones anabolismo o síntesis (para el crecimiento y renovación celular). Degradación o catabolismo (obtención de energía, que conducen a la formación de ATP mediante la fosforilación oxidativa).
2.2 Causas de lesión celular
El cuerpo humano como conjunto al igual que las células que lo conforman tienden al homeostasis, es decir que a pesar de los diferentes cambios que pueda haber en el exterior los organismos echan a andar mecanismos de regulación para mantener el equilibrio y adaptarse a los diferentes contextos.
Los diferentes mecanismos de adaptación pueden ser a través de aumento o disminución de la replicación celular o del cambio de las características de un tejido por otro más resistente o bien por el incremento en tamaño de las células. Cuando estos cambios se ven rebasados se pueden generar tantas lesiones celulares reversibles (las células vuelven a sus situaciones anteriores estables) o irreversibles (la lesión persiste y la célula que fue afectada muere) que se darán en relación a la intensidad y tiempo de exposición de la lesión determinada.
Los mecanismos principales de lesión celular son la Necrosis la cual está en relación a la falta de aporte de nutrientes y oxígeno a la célula lo cual puede impedir su funcionamiento temporal o permanente de la misma que lleva al desequilibrio y muerte celular y la Apoptosis es un mecanismo de muerte celular programada es decir que la célula cuando tiene lesiones irreversibles o cumple un tiempo de vida predeterminado se autodestruye.
Diagrama 1. Lesión celular.
La manera en que la agresión produzca una adaptación celular o una lesión reversible o irreversible no solo dependerá del origen y gravedad de la misma sino también como el tipo de célula afectada, la irrigación sanguínea y el aporte de nutrientes.
Imagen 2. Lesión física.
El origen y las causas de la lesión celular se puede deber a diferentes factores desde un traumatismo físico hasta una enfermedad de tipo metabólico, así que en el cuadro siguiente las agrupamos en categorías específicas y mencionaremos algunos ejemplos:
Los mecanismos por los cuales se va a generar una lesión celular van a depender de diferentes factores por tanto estableceremos algunos principios aplicables a la lesión celular:
- Tipo, intensidad y tiempo de exposición a la lesión.
- Tipo de adaptación celular (tipo de célula) ya que hay células como por ejemplo las neuronas que tienen pobre tolerancia a la
- Los daños a los diferentes procesos bioquímicos que el agente nocivo puede generar, ya que como se encuentran relacionados la lesión en un proceso puede generar la falla de otros.
- Pérdida de la función de la célula dañada.
Los mecanismos bioquímicos de lesión celular pueden ser secundarios a la falla en la producción de fosfatos de alta energía (ATP), trastornos en la permeabilidad de la membrana celular, hipoxia, formación de radicales libres, falla en el equilibrio del calcio y la lesión a las mitocondrial principalmente.
Como se vio anteriormente las células tienen la capacidad de generar una respuesta adaptativa debido a los continuos cambios que sufren, es decir, en las células pueden dar una respuesta de adaptación tanto en situaciones normales llamada adaptación fisiológica (a consecuencia de hormonas o mediadores) o bien una adaptación patológica (modifica el entorno de la célula). De manera que la adaptación celular es un estrecho espacio entre una célula normal y una lesionada, las respuestas de adaptación son las siguientes:
Diagrama 2. Respuesta de adaptación.
2.3 Apoptosis
Es un mecanismo de muerte celular programada establecida cuando hay lesiones irreversibles o dicha célula cumple con su tiempo de vida y se autodestruye, esta muerte celular programada se da en diversos procesos tanto fisiológicos como patológicos como:
- Destrucción programada durante el
- Regresión del endometrio después de un ciclo menstrual
- Muerte celular
- Reacción a estímulos leves como al calor, fármacos o radiación que dañan el ADN.
Diagrama 3. Apoptosis.
2.4 Inflamación
Imagen 3. Inflamación por daños externos.
Cuando la célula sufre tantos daños externos o internos echa a andar diversos mecanismos que tendrán la función tanto de destruir los agentes lesivos como, así como destruir y reconstruir el tejido dañado a este proceso complejo de eventos se le denomina inflamación.
Habitualmente cuando el tejido conjuntivo es dañado por algún mecanismo de los previamente descritos se realiza una remoción del tejido necrótico el cual es sustituido por tejido fibroso. Aunque se entiende la inflamación como un mecanismo protector en ocasiones las reacciones inflamatorias a diferentes eventos pueden ser tan severas que puedan poner en peligro al propio organismo un ejemplo puede ser la anafilaxia.
La inflamación se divide en Aguda y Crónica de acuerdo al tiempo de evolución en que se llevan a cabo, que, aunque son eventos diferentes en muchas ocasiones se traslapan.
Imagen 3. Evolución de la inflamación.
2.4.1 Características generales de la inflamación
En la respuesta inflamatoria se encuentran una gran cantidad de participantes desde: células circulares, vasculares, de la matriz extracelular (MEC), proteínas del plasma, tejido conjuntivo (TC) cercano estos reaccionan a la infección.
Diagrama 4. Características generales de la inflamación.
Imagen 4. Inflamación.
La respuesta inflamatoria incluye una gran cantidad de participantes y una serie de acontecimientos que se realizan a partir de una coordinación compleja; en general se puede resumir que inicialmente hay la presencia de un estímulo, el cual ocasiona la liberación de mediadores celulares los cuales amplifican la respuesta inflamatoria provocando respuestas vasculares y celulares, desapareciendo esta al destruir el estímulo lesivo y se hayan disipado los mediadores bioquímicos.
2.4.2 Inflamación aguda
Como se mencionó anteriormente la inflamación se divide en dos en aguda y crónica. La inflamación aguda se considera la respuesta inicial a todo patógeno en la cual el objetivo es la acumulación de células de defensa en el sitio afectado tanto para la destrucción del agente nocivo como para iniciar la lisis y reparación del tejido afectado. Este tipo de respuesta inflamatoria es breve; esta va a constar de dos fases:
a) Cambios vasculares: En la fase inicial después del efecto lesivo hay una vasoconstricción transitoria, a la cual seguirá un aumento en la permeabilidad vascular lo cual permitirá la salida de proteínas y contenido plasmático del torrente sanguíneo. Estos cambios generarán una traducción clínica como enrojecimiento del sitio afectado y edema. Los mecanismos a través de los cuales hay aumento de la permeabilidad pueden ser por aumento en las hendiduras endoteliales, por daño directo a la pared vascular, por lesión directa o dependiente de los leucocitos, por transcitosis o la filtración de vasos de neoformación.
b) Acontecimientos celulares: Debido a los cambios en la circulación hay un enlentecimiento del flujo lo cual lleva hacia la periferia a los leucocitos los cuales realizan un rodamiento sobre la pared endotelial fijándose temporalmente a través de moléculas llamadas selectivas, posteriormente se establece una fijación más estable usando las integrinas como mediadores y finalmente se lleva a cabo la migración entre las células Una vez los leucocitos salen del vaso sanguíneo migran hasta el sitio afectado por un mecanismo llamado quimiotaxis provocada por factores exógenos y endógenos (péptidos bacterianos, proteínas del complemento, ácido araquidónico citocinas) siendo estos mismos los que desencadenan la activación celular durante la cual se llevarán a cabo tanto fagocitosis como liberación de enzimas líticas.
Imagen 5. Acontecimientos celulares.
La respuesta celular se puede ver afectada por la falta de adherencia de los leucocitos, por defectos de la actividad microbicida y defectos en la formación de lisosomas lo cual conlleva a una vulnerabilidad del organismo para contrarrestar los distintos tipos de agresiones.
2.4.1 Mediadores químicos de la inflamación
Hay una gran cantidad de mediadores químicos de la inflamación que se han descubierto hasta el momento, pueden tener funciones locales para modular la respuesta inflamatoria (Histamina, prostaglandinas) o sistémicas (sistema de complemento y la cascada de coagulación) para llevar está a otros niveles.
Dichos mediadores pueden estar presentes como sustancias inactivas que tras el estímulo adquieren activación biológica o pueden formarse de novo de las distintas células que participan en la inflamación. Estos mediadores generalmente actúan sobre células diana sobre las cuales pueden provocar la activación de las mismas, las cuales generarán agentes citolíticos o también pueden amplificar la respuesta generando más sustancias activadoras.
Finalmente, la respuesta inflamatoria aguda puede concluir de distintas maneras:
- Que la reacción inflamatoria sea leve y se autolimite llevándola a la resolución.
- El proceso inflamatorio es extenso provocando gran daño tisular que condiciona la sustitución del tejido afectado por otro fibroso o cicatricial.
- La inflamación se prolonga generando cronicidad, es decir, dando paso a la inflamación crónica.
Imagen 6. Respuesta inflamatoria aguda.
2.4.4 Inflamacion crónica
La inflamación crónica se caracteriza por su tiempo de duración el cual puede ser desde semanas hasta años en el cual la inflamación y reparación se dan al mismo tiempo. Las principales diferencias con la inflamación aguda es que en esta última van a participar activamente los monocitos, se generarán vasos sanguíneos de novo y habrá células de cicatrización o fibroblastos los cuales generan en gran parte la reparación de los tejidos.
Las principales causas de inflamación crónica son secundarias a:
- Infecciones virales: por ejemplo, el virus del
- Infecciones bacterianas: tuberculosis,
- enfermedades reumáticas o autoinmunes: lupus, artritis
- Exposición a sustancias toxicas: radiación, asbesto.
La célula principal que modula la respuesta inflamatoria crónica son los macrófagos. Estas células están distribuidas tanto en todos los tejidos como en la circulación, al igual que los neutrófilos estos a través de factores de adherencia y quimiotácticos migran de los vasos sanguíneos a la zona afectada, posteriormente estos sufren un cambio, aumentan de tamaño a expensas de generación de enzimas lisosomales, teniendo la capacidad de destruir microorganismos a través de la fagocitosis, además generan diversos compuestos como proteasas, componentes del sistema de complemento, radicales libres, derivados de ácido araquidónico, interleucinas y factor de necrosis tumoral así como factores de crecimiento.
Otras células que participan activamente en la inflamación crónica son los linfocitos, eosinófilos, mastocitos y células plasmáticas. Los linfocitos T se activan a través de los macrófagos los cuales le presentan antígenos ya procesados. Posteriormente estos linfocitos liberan mediadores INF (interferón) gamma el cual estimula a la activación de monocitos y macrófagos. Los linfocitos B al activarse se transformarán en células plasmáticas las cuales se encargarán de la producción y liberación de anticuerpos específicos. Los eosinófilos son células que primordialmente destruyen los parásitos con la secreción de la proteína básica mayor, dicha proteína genera un proceso inflamatorio intenso debido al daño tisular que provoca secundariamente. Los mastocitos son otras células que participan en la inflamación aguda y crónica, estas tienen IgE específicas en su superficie que cuando las activa el antígeno generan producción de derivados del ácido araquidónico, histamina e incluso Factor de necrosis tumoral (TNF) sustancia con la cual pueden participar activamente en la inflamación crónica.
Imagen 4. Bacteria de la tuberculosis.
Hay un tipo especial de inflamación que se conoce como Inflamación Crónica Granulomatosa, en la cual hay una agregación de macrófagos que se disponen como células epiteliales formando granulomas, la enfermedad más característica de este proceso es la tuberculosis, aunque también puede ser secundaria a infecciones por parásitos, cuerpos extraños, hongos o depósito de metales.
Cuando el proceso infeccioso no se puede controlar a través de los mecanismos celulares surge una medida secundaria que es la formación de vasos linfáticos, los cuales ayudan al drenaje del líquido y células extravasados el cual los conecta hacia el sistema linfático llegando los mismos a los ganglios de relevo donde se continua la destrucción del agente inflamatorio y apoya al retorno de las células al torrente sanguíneo. Cuando los agentes patógenos predominantemente virus o bacterias no pueden ser contenidos pueden seguir viajando por el sistema linfático hasta el torrente sanguíneo donde continuará su proceso de contención principalmente en el hígado y bazo. Las infecciones que van más allá del sistema linfático pueden generar procesos infecciosos en órganos blanco como corazón, riñones articulaciones o meninges.
2.4.5 Efectos sistemáticos de la inflamación
La inflamación dependiendo de su severidad ocasiona en mayor o menor medida trastornos a nivel sistémico que en su conjunto se nombran reacción de fase aguda.
Las principales manifestaciones de la misma son: la fiebre, malestar general, consumo proteico del músculo esquelético, síntesis de proteínas a nivel hepático, alteraciones los leucocitos circulantes.
Las sustancias que generan esta reacción son predominantemente las citocinas (Interleucinas 1, 6), el factor de necrosis tumoral las cuales son secretadas por los linfocitos predominantemente. La IL-1 y el FNT estimulan la formación de prostaglandinas a nivel hipotalámico lo que da como resultado la presencia de Fiebre, además estimulan a la médula ósea para que haya una liberación acelerada de leucocitos, mientras la IL-6 estimula la producción hepática de proteínas (fibrinógeno).
2.5 Proceso infeccioso
Cuando hay un proceso infeccioso, de acuerdo a la causa del mismo pueden generarse diferentes reacciones como neutrofilia en infecciones bacterianas, eosinofilia en la reacción a parásitos o leucopenia que se puede presentar en algunas infecciones virales o de protozoarios.
2.6 Proceso de cicatrización y regeneración
La reparación comienza desde etapas muy tempranas de la inflamación ya actúan procesos que limitan la lesión y que a su vez se desatan estímulos que comienzan con la duplicación celular, la eliminación de células necrosadas y la aparición de mediadores que activan la síntesis de la MEC. Esta reparación se da a través de dos procesos:
- Regeneración a partir del mismo parénquima.
- Cicatrización (fibrosis del tejido conjuntivo).
La combinación de ambos procesos da como resultado la reparación y estos dependen de la síntesis de la MEC, migración, proliferación y diferenciación de las células. El proceso de regeneración celular depende de la velocidad en la que entran células novo y salen las ya existentes, las inclusiones de estas células dependen de su ritmo y capacidad de proliferar mientras que la salida se da por muerte celular o por diferenciación de las mismas.
Imagen 5. Muerte celular programada.
La proliferación celular se estimula desde una lesión celular o muerte, por factores internos de crecimiento o la agresión mecánica de tejidos, estos dos últimos pueden inhibir o estimular el crecimiento celular en relación al ciclo celular. Sin embargo, las células del cuerpo no cuentan con la misma capacidad de regeneración ni se relacionan de igual manera con el ciclo celular, su capacidad de proliferar es inversamente proporcional al nivel de diferenciación que pueden alcanzar. Las dividimos en tres grupos que se muestran en el esquema siguiente:
Diagrama 5. Tipos celulares.
El crecimiento y la diferenciación se dan a través de señales extracelulares de mediadores y de la MEC, los más importantes son los factores de crecimiento polipeptídicos que provocan la proliferación celular además de la migración, diferenciación y el remodelado hístico. La MEC forma parte importante de todos los tejidos desde el hueso hasta los tejidos blandos, sus componentes son las proteínas estructurales (colágeno, elastina), las glucoproteínas adhesivas (fibronectina, laminina, integrinas) y geles hidratados (proteoglicanos); tiene dos formas básicas, cuando se encuentra en los espacios que hay entre las células de los tejidos, los vasos, células musculares y epitelio se le llama Matriz intersticial mientras que la Membrana Basal se forma gracias a la organización de dicha matriz alrededor de las células.
La MEC es un elemento indispensable que participa en la cicatrización ya que en ella se concentran enormes cantidades de fibronectina que permite construir un andamiaje transitorio durante el desarrollo del endotelio y fibroblastos.
Cuando la agresión que existe compromete de manera grave o bien es constante no es posible que esta sane con la simple regeneración del parénquima así que la reparación se da por fibrosis que sustituye las células del parénquima dañado por tejido conjuntivo mediante cuatro procesos:
- Angiogenia
- Formación de tejido de granulación
- Fibrosis
- Remodelado
Una vez ocurrida la lesión comienza la reparación, iniciando con la estimulación y proliferación de fibroblastos y células endoteliales que coadyuvan a la formación de nuevos vasos sanguíneos (Angiogenia) para recuperar la circulación del área, en un lapso de 5 días se forma el tejido de granulación constituido por los vasos nuevos, el depósito de los fibroblastos y MEC, dicha acumulación da lugar a la fibrosis (cicatrización) que ya organizado y madurado puede remodelarse posteriormente.
La cicatrización refiriéndonos a lesiones cutáneas puede darse por primera o segunda intención en relación con la pérdida de tejido y células. Se identifica de la siguiente manera:
- Primera intención o cicatrización primaria: Se caracteriza por ausencia de infección o bien se relaciona con una incisión quirúrgica que se una mediante la sutura, con escasa pérdida de tejido conjuntivo y células del epitelio, en este tipo de cicatrización prevalece la regeneración epitelial sobre la fibrosis.
- Cicatrización por segunda intención o secundaria: A diferencia de la primaria en esta hay una extensa pérdida tanto de células como de tejido, de modo que la regeneración por parénquima no puede darse así que se desarrolla una mayor cantidad de tejido de granulación que forma la cicatriz, un ejemplo sería infarto, una lesión extensa o bien La cicatrización secundaria se caracteriza además porque presenta el fenómeno de contracción de la herida.
CONCLUSIONES
- La patología es una parte de las ciencias básicas de la medicina que se encarga del estudio de las enfermedades y su evolución incluyendo sus signos y síntomas.
- Anatomía Patológica General se encarga del estudio de los cambios en el órgano afectado y sus células.
- Anatomía Patológica Sistémica, se encarga del estudio de los cambios y respuestas generados a nivel del organismo como conjunto.
- La lesión celular se puede presentar por múltiples causas como son la falta de oxígeno, la presencia de agentes químicos, presencia de infecciones, reacciones inmunitarias, alteraciones genéticas, alteraciones nutricionales, traumatismos y por la misma degeneración celular.
- La lesión celular se da de manera reversible o bien irreversible, esta segunda lleva a la necrosis (muerte celular).
- La Apoptosis es un mecanismo parecido a la necrosis solo que la diferencia radica en 24 que la muerte de las células es programada en relación a procesos patológicos o fisiológicos.
- El proceso inflamatorio se da de manera aguda o crónica, la primera es una respuesta inmediata con duración leve que presenta cambios en la vascularidad del vaso sanguíneo acompañado migración celular y presenta signos cardinales: calor, enrojecimiento, hinchazón (tumor), dolor y pérdida de la función. Mientras que el proceso inflamatorio crónico tiene una duración prolongada y simultánea presenta la
inflamación, la lesión y la fibrosis. - En la cicatrización de una lesión se da como primer paso la presencia de la inflación aguda, si es posible puede darse la regeneración mediante el propio parénquima si no entra la proliferación y migración de las células del parénquima junto con las del tejido conjuntivo, se sintetiza la MEC, remodelado para recobrar la función y mediante el tejido conjuntivo se remodela para darle soporte y resistencia a la lesión.
BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA
- Robbins, C. (2004). Patología Humana (Séptima ed.). Madrid, España: Elsevier.