Comunicación celular (biología) - Cell communication (biology)

La comunicación celular es la capacidad de las células para comunicarse con células adyacentes dentro de un organismo . El término se aplica principalmente a organismos multicelulares. El fenómeno pertenece al ámbito de la señalización celular . La comunicación celular es importante para la homeostasis metabólica y el desarrollo. Una función importante de la comunicación celular es guiar el camino para la migración celular .

Esquema de la comunicación celular celular

Las células transmiten y reciben señales adquiridas de otras células o del entorno que la rodea. Las señales se transmiten a través de la membrana celular para provocar una respuesta. La señal puede atravesar la propia membrana o puede interactuar con proteínas receptoras que entran en contacto con el interior y el exterior de una célula. El receptor correcto debe estar presente en la superficie de las células para poder responder a la señal. Las señales pasan de una proteína a otra cuando la señal viaja a través de la membrana celular y entra en la célula. La señal continúa su viaje hacia su destino, ya sea el núcleo o cualquiera de las otras estructuras u orgánulos de la célula .

Cuando estas señales se transmiten entre proteínas, las proteínas se modifican creando una vía de señalización que puede conducir a una parte específica de la célula o ramificarse enviando la señal a múltiples partes de la célula. A medida que la señal se mueve desde cada receptor en las proteínas, se puede amplificar cambiando una pequeña señal en una gran respuesta dividiendo y amplificando la señal. Una vía de señalización es como la forma en que los corredores de relevos trabajan juntos. La señal se transfiere del receptor de una proteína al receptor de la otra proteína de la misma manera que un corredor de relevos pasa de un corredor a otro.

Una proteína que dirige la respuesta celular cuando llega a su destino es comenzar a alterar el comportamiento de la célula. La célula puede responder de diversas formas, según las moléculas implicadas en la señalización. Una señal activa una enzima que desmonta una molécula más grande. Una señal también puede hacer que una vesícula se fusione con la membrana plasmática y libere su contenido en el exterior de la célula. Otra respuesta que puede tener la célula es que la señal indica que las moléculas de actina se ensamblan en filamentos, lo que permite que la célula cambie de forma. Una proteína transportadora envía una señal a un poro nuclear donde puede ingresar al núcleo y activar o desactivar el gen . Las células pueden asimilar múltiples señales y cada célula recopila una combinación multifacética de señales que requieren que la célula responda simultáneamente transmitiendo diferentes señales a través de diferentes vías de señalización. La célula asimila los datos de la señal a múltiples vías de señalización para obtener la respuesta adecuada.

Tipos de comunicación celular

Una de las formas en que las células pueden comunicarse entre sí a través de un proceso llamado unión celular. La unión celular puede ocurrir de muchas formas, pero las tres formas principales de unión celular son las uniones gap, las uniones estrechas y los desmosomas.

Uniones gap

Las uniones de brecha tienen un trabajo muy crucial que hace que se forme un tubo entre las 2 células que permite el transporte de iones y agua. Los tubos de unión gap ayudan a las células a difundir señales electroquímicas de una célula a otra. Las señales electroquímicas son el producto de potenciales de acción que ocurren en neuronas y células cardíacas. Sin uniones de espacio, no podríamos tener un corazón latiendo o un sistema nervioso en funcionamiento.

Uniones gap que muestran el transporte de la molécula de señal entre las células adyacentes

Señales estrechas

Las señales estrechas se refieren a cómo suena. Las 2 celdas están aplastadas una contra la otra, conectando directamente las membranas de las 2 celdas, pero el contenido de la celda no está conectado ya que no hay ningún tubo entre las celdas. Este tipo de conexión celular tiene lugar cuando es necesario contener ciertos líquidos en ciertas partes del cuerpo como los intestinos, los riñones y la vejiga. Esta unión forma un sello hermético al agua, que impide que los fluidos contenidos en estos órganos circulen a voluntad por el cuerpo.

Uniones celulares de desmosomas

Las uniones celulares de desmosomas mantienen unidas físicamente a las células, pero no permiten que las células pasen materiales entre sí como en una unión gap. Las uniones desmosomas conectan la célula con una sustancia similar a un hilo que también se conecta al citoesqueleto y ayuda en el soporte estructural de la célula. Este tipo de uniones se encuentran en áreas del cuerpo que sufren mucho estrés, requieren mucha flexibilidad y movimiento, como la epidermis y los intestinos. Los desmosomas contienen la molécula Cadherinas que también son receptores de señales. La cadherina de una célula funciona como receptor de cadherina en la célula vecina. Cadherin juega un papel en la inhibición por contacto

Cuando las células tienen una falla de comunicación

La ruptura de la comunicación celular da como resultado muchas formas de enfermedades y los diferentes tipos de ruptura de la comunicación producen diferentes enfermedades. La esclerosis múltiple (EM) es el producto cuando se pierde una señal y no alcanza su objetivo. En la EM, la envoltura protectora de las células nerviosas que se encuentra en el cerebro y la médula espinal se destruye y afecta las células nerviosas donde ya no pueden enviar señales de una parte del cerebro a otra, lo que resulta en la pérdida de funciones como el movimiento. Cuando el receptor objetivo ignora la señal por completo, terminamos con las enfermedades diabetes tipo 1 y diabetes tipo 2 . En la diabetes tipo 1, la señal de insulina no puede producirse, mientras que en la diabetes tipo 2 las células han perdido la capacidad de responder a las señales, lo que resulta en niveles de azúcar en sangre anormalmente altos y peligrosos. Un derrame cerebral da como resultado la producción de demasiada señalización, donde las células cerebrales moribundas liberan una gran cantidad de glutamato , matando las células cerebrales sanas y provocando un daño generalizado al cerebro. El glutamato es la molécula responsable de muchas funciones en el cerebro cuando se produce en concentraciones bajas, pero cuando se produce en altas concentraciones es extremadamente tóxico. La excitotoxicidad es la propagación de glutamina altamente concentrada que mata las células cerebrales sanas no afectadas por el accidente cerebrovascular. Múltiples fallos en la comunicación celular dan como resultado el crecimiento incontrolado de células. Cuando ocurre una avería, la célula gana la capacidad de crecer y dividirse sin que la señal le diga que lo haga. Una célula tiene la capacidad de activar una secuencia de autodestrucción ( ARNi ) para controlar el crecimiento no regulado de la célula, pero cuando ocurren múltiples rupturas, la célula pierde la capacidad de autodestruirse y la célula se divide incontrolablemente mutando y creando un tumor. Una mayor comunicación celular hace que las células sanguíneas crezcan dentro del tumor haciéndolo más grande, mientras que más señales permiten que las células cancerosas se diseminen por todo el cuerpo.

Interferencia de ARN

En las células, el ADN está alojado en el núcleo y nunca se va. El ADN dentro del núcleo es transcrito por ARNt y las transcripciones del ADN se convierten en ARN . El ARN (ácido ribonucleico) sale del núcleo para flotar libremente alrededor del citoplasma y contiene las instrucciones del ADN que son vitales para la codificación, decodificación, regulación y expresión de genes. Los ribosomas luego toman los mensajes de ARN y los convierten en proteínas que construyen células. Cuando un virus entra en una célula e inserta su código de ADN en el núcleo, se transcribe y libera en la célula para que el ribosoma lo convierta en una proteína. Así es como ocurren las infecciones virales. Luego, la célula explota con la sobreproducción del virus , liberándolo en el cuerpo para infectar cualquier otra célula que encuentre. Se teoriza que a través de la evolución, las células desarrollaron un sistema de defensa llamado ARN de interferencia (ARNi) para detener la producción de las proteínas que tienen mensajes sospechosos de imagen especular del ARN. No solo destruyen los mensajes sospechosos, sino también los mensajes correctos para detener toda la producción de ese mensaje. Este es el mecanismo de autodestrucción de una célula y todas las células, plantas y animales, tienen ARNi: una forma de apagar la producción de cierto gen dentro de la proteína.

Terapia de ARNi

Actualmente se está probando la terapia de ARNi para el tratamiento del cáncer. Los científicos están tratando de aprovechar la capacidad del ARNi para destruir el código genético que se expresa como una célula cancerosa.

Comunicación en cáncer

Las células cancerosas se comunicarán a través de uniones gap la mayor parte del tiempo, y las proteínas que forman estas uniones gap se conocen como conexinas . Se ha demostrado que estas conexinas suprimen las células cancerosas, pero esta supresión no es lo único que facilitan las conexinas. Las conexinas también pueden promover la progresión del tumor; por lo tanto, esto hace que las conexinas sean solo supresores tumorales condicionales. Sin embargo, esta relación que conecta las células hace que la propagación de fármacos a través de un sistema sea mucho más eficaz, ya que las moléculas pequeñas pueden atravesar uniones gap y esparcir el fármaco de forma mucho más rápida y eficiente. La idea de que aumentar la comunicación celular, o más específicamente, las conexinas, para suprimir los tumores ha sido un debate largo y continuo que se apoya en el hecho de que muchos tipos de cáncer, incluido el cáncer de hígado, carecen de la comunicación celular que caracteriza a las células normales.

Referencias

Otras lecturas