Muerte_celular

ENVEJECIMIENTO CELULAR. Definición. Es el proceso que se relaciona con el acortamiento excesivo de las extremidades del ADN, (telómeros) Los telómeros son los extremos de los cromosomas. Son regiones de ADN no codificante, altamente repetitivas, cuya función principal es la estabilidad estructural de los cromosomas en las células eucariotas, la división celular y el tiempo de vida de las estirpes celulares. Además están involucradas en enfermedades tan importantes como el cáncer. Telomerasa: es una enzima formada por un complejo proteína- acido ribonucleico con actividad polimerasa que es producida en células germinales embrionarias que permiten el alargamientote los telómeros, encargada de restituir la longitud del telómero haciendo copias de la secuencia TTAGGG y AAUCCC. Teorías sobre el envejecimiento. La tabla 1 muestra algunas de las teorías mas utilizadas para explicar los cambios que se producen durante el proceso del envejecimiento. Debido a que el envejecimiento se manifiesta en un gran número de alteraciones a cada nivel de organización biológica, es probable que todas estas teorías (o al menos algunas de ellas) tengan algo de razón, por lo que comentaremos brevemente las más importantes. En cualquier caso en la actualidad las teorías que propongan una causa única del envejecimiento (molecular, celular o fisiológica) están siendo abandonadas en favor de "teorías integradoras" que combinan conceptos clásicos y modernos y dan una explicación más satisfactoria del proceso del envejecimiento. Teoría de las mutaciones somáticas Esta teoría establece que el envejecimiento es debido a mutaciones aleatorias que ocurren en las células post mitóticas, como resultado de la acción de mutágenos químicos, agentes ionizantes. A favor de esta idea tenemos el hecho de que los animales sometidos a irradiación, normalmente presentan un acortamiento de su vida media. En este sentido el periodo medio de vida de una especie podría estar determinado por el tiempo que tardan sus miembros en sucumbir a dosis letales de mutágenos. El valor de esta teoría es limitado ya que no puede responder a fenómenos importantes como por ejemplo: • •

Explicar porqué algunos mutágenos químicos como el Clorambucil y el Metano sulfonato no siempre acortan la vida Explicar porqué porque algunos animales, como la Drosophila, expuestos a altas dosis de radiación viven más que los no tratados.

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Explicar porqué muchas especies son bastante resistentes a las radiaciones y sin embargo viven poco tiempo, mientras que especies radio sensibles presentan largas vidas

Así pues esta teoría, aunque puede explicar algunas anormalidades que se presentan durante el curso del envejecimiento, no puede considerarse como un mecanismo a nivel general. Teoría del Uso o Desgaste (Wear and Tear) Propone que las partes integrantes de los organismos se desgastan debido simplemente al uso repetido. Esta teoría supone que la actividad normal de las células conlleva a una serie de desordenes. Así por ejemplo puede ocurrir un daño en el DNA o en otros sistemas enzimáticos como consecuencia de la acción de radicales libres, de un aumento de la temperatura. Esta teoría permite explicar porqué los órganos adultos sufren una degeneración gradual con la edad. Sin embargo es demasiado simplista al intentar igualar el desgaste biológico y físico. En este sentido podemos encontrar ejemplos en los que el uso repetido no solamente no deteriora las células y los organismos, sino todo lo contrario: por ejemplo el uso muscular repetido (=gimnasia), fortalece los organismos, y el mantenimiento de una cierta actividad mental tiene un efecto favorable sobre las funciones cognitivas en los sujetos de edad. Teoría de la acumulación catastrófica de errores Sugiere que la senescencia tisular es el resultado de la acumulación catastrófica de errores que se autopropagan en la maquinaria biosintética de las células. Está teoría no permitiría explicar como las células de las líneas germinales e incluso células somáticas ordinarias mantenidas en condiciones adecuadas son capaces de proliferar indefinidamente. •

Las investigaciones más recientes sugieren que aunque se den alteraciones en la síntesis de proteínas, no existe un fallo en la fidelidad del proceso de transmisión de la información, sino más bien una disminución del aporte de energía (en forma de ATP) necesario para la síntesis.

Teoría de la regulación genética del envejecimiento Propone que el mecanismo del envejecimiento es análogo al de la diferenciación y desarrollo. Antes de exponerla conviene recordar dos importantes características de los individuos en el contexto del desarrollo: •

La regulación genética del desarrollo esta ampliamente aceptada. De acuerdo con esta teoría, la diferenciación celular ocurre por la expresión secuencial de diferentes genes.

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La vida media de cada especie parase estar determinada genéticamente (tabla 2).

Esta teoría del control genético de la longevidad no es totalmente aceptada. Hasta ahora no se han encontrado (aunque se han buscado exhaustivamente) genes que controlen específicamente la duración de la vida, sin embargo es bien conocido que un buen número de células tumorales o aquellas en las que se introduce un oncógeno vírico o celular son inmortales. Por ejemplo la introducción en fibroblastos embrionarios de roedores del virus SV40 conduce a su inmortalización. Parece ser que en este proceso, se halla implicado el antígeno LT (larte T antigen), lo que se ha observado a través del virus allel tsA58, agente termosensible del gen. Esta hipótesis también mantiene que el envejecimiento es una consecuencia propia de la diferenciación, ligada al acumulo durante la evolución de genes deletéreos de acción tardía, que provocarían la desconexión irreversible de los procesos de síntesis. De esta forma, la limitación de la vida puede ser, en sí misma, una adaptación al medio ambiente, que da al organismo un mecanismo destructor en forma de genes autodestructores o de genes desconectores de los procesos de síntesis y que constituye una fase más del desarrollo: morfogénesis y diferenciación, madurez y envejecimiento, todos ellos codificados genéticamente. En este sentido, la fusión de células jóvenes, con viejas, formando células heterocariotas, o la inyección a células jóvenes de mRNA procedente de células viejas, frena su disposición para la mitosis, inhibiendo la síntesis de DNA en los núcleos jóvenes. Este efecto se debe a un factor que difunde de las células viejas y que parece ser la misma proteína que previene a las células de entrar en nuevos ciclos mitóticos. A su vez, el análisis del DNA de los fibroblastos viejos ha puesto en evidencia que los genes senescentes muestran algunos cambios como metilaciones, reorganizaciones o amplificaciones. En todo este proceso podrían participar la activación de oncogenes o la inactivación de antioncogenes. Teoría de la pérdida o inactivación del DNA nuclear o Mitocondrial. Existe la posibilidad de que, aunque no se produzcan errores o mutaciones en los mecanismos de información genética, con el paso del tiempo se alteren las moléculas del DNA nuclear a causa de reacciones no programadas que conduzcan a su inactivación. Sin embargo los datos experimentales no apoyan esta hipótesis, ya que las propiedades físico-químicas del DNA nuclear parecen ser idénticas en las células de los animales jóvenes y viejos. Otro grupo de autores mantienen que no es el genoma nuclear sino el mitocondrial el blanco inicial de la desorganización que ocurre durante el proceso del envejecimiento. La especial vulnerabilidad del DNA mitocondrial (que conlleva a su total desaparición en algunos tipos de células) se debe fundamentalmente a: •

La localización del DNA mitocondrial en las proximidades de la membrana mitocondrial interna, donde se liberan grandes cantidades de peróxidos reactivos.

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El DNA mitocondrial no posee ni histonas ni mecanismos de reparación con el DNA nuclear.

Fig. 1. Localización del genoma mitocondrial

Teoría de los radicales libres. Los datos experimentales parecen sugerir (al menos en Drosophila y nemátodos) que el aumento en la duración de la vida esta en relación con una cierta depresión del metabolismo. Esto apoya las ideas sobre el papel desorganizador que juegan los radicales de oxígeno que se liberan durante la respiración mitocondrial. Aproximadamente el 1% del O2 utilizado en las mitocondrias es transformado en radicales superóxido (O2-), de forma que aproximadamente se producen 107 moléculas de O2- por mitocondria y día. Este radical es altamente tóxico y aunque es detoxificado por la enzima mitocondrial superoxido dismutasa, este mecanismo no es perfecto puesto que produce H2O2. A su vez el H2O2 (que no es totalmente eliminada por la catalasa y las peroxidasas intramitocondriales) reacciona con los radicales superoxido para producir hidroxilo (OH-). Este hidroxilo, junto a las moléculas de O2 (también liberadas en la cadena respiratoria) puede llegar a producir la peroxidación de los lípidos de las membranas mitocondriales y por tanto inducir alteraciones en la función de estos orgánulos. Otras teorías Aparte de las comentadas anteriormente existen otras teorías que pretenden explicar los cambios que se producen durante el envejecimiento. Entre estas teorías están: •

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La Peroxidación de las membranas celulares, que causa alteraciones en la fluidez de las membranas, lo cual conlleva a alteraciones en la función celular Alteraciones en la biosíntesis de proteínas (en la transcripción del DNA, en la traslación del mensajes de los mRNA, ...)

Teoría Integradora: Desgaste metabólico, Diferenciación celular y Radicales libres. Unos de los conceptos clásicos sobre las causas del envejecimiento es la teoría del desgaste de las células somáticas como consecuencia de su trabajo fisiológico. Una versión más moderna, expresada en lenguaje bioquímico, es la teoría de la toxicidad residual del oxígeno según la cual el envejecimiento tiene lugar a una ligera insuficiencia de las defensas contra la toxicidad del oxígeno y los radicales libres. Las teorías de PEARL que sostienen que la intensidad del metabolismo aerobio controla el ritmo de la desorganización senil, están de acuerdo con la observación de que en las células viejas se da una disminución de las mitocondrias (que son los orgánulos donde se liberan la mayor parte de los radicales libres de oxígeno). Un fallo en las teorías sobre el oxígeno y las radicales libres, tal y como fueron enunciadas originalmente, es que no explican porque una gran cantidad de células como las espermatogonias del tejido testicular y las células de las criptas de Lieberkhún del intestino evitan el ataque de los radicales libre y gozan de aparente inmortalidad. Además los radicales libres no siempre son nocivos, sino que desempeñan un importante papel biológico en procesos tales como la detoxificación microsomal y la fagocitosis.

Fig. 2. Cascada de sucesos que contribuyen a la muerte celular en función del tiempo y relación de sus posibles causas (Modificado de Ruiz Torres, 1995) La reconciliación de todas estas teorías puede encontrarse en los conceptos de Weisman y Minot sobre el nexo entre el envejecimiento y la diferenciación celular. Así estos autores mantienen que la causa fundamental el envejecimiento radica en los procesos de diferenciación celular, que conllevan una perdida del potencial regenerador. Según Weismann los animales multicelulares que derivaron de los organismos unicelulares e inmortales perdieron su capacidad de vivir para siempre debido al principio de división del trabajo que produjo células especializadas destinadas al apoyo de las células encargadas de la reproducción. Esta ideas están avaladas por los estudios de Microscopía Electrónica que demuestran que las células capaces de dividirse no sufren degeneración ultraestructural al envejecer los organismos que las contienen. También se confirman por la observación de que incluso in vitro, los fibroblastos han de pasar por un proceso de diferenciación antes de que se inicie la involución senil. Las investigaciones teóricas y experimentales apoyan el concepto de que en las células diferenciadas irreversiblemente (por ejemplo las neuronas humanas) el conflicto entre la desorganización mitocondrial inducida por los radicales de oxígeno, y la protección antioxidante de este orgánulo se resuelve a favor de una progresiva desorganización estructural y bioquímica. Estas alteraciones que dificultan la síntesis intramitocondrial de ATP resultan en los altos niveles de O2 que se liberan en la cadena respiratoria de las células diferenciadas. La Figura tal muestra una explicación lógica del envejecimiento de los organismos basada en la aplicación del método de análisis de sistemas. Los procesos que ocurren a nivel molecular se indican a la izquierda, mientras que los efectos a niveles más evidentes se presentan a la derecha. Según esta teoría no habría envejecimiento mitocondrial en las células que no han perdido la capacidad mitótica, debido a que estas mitocondrias están protegidas por un mecanismo rejuvenecedor de gran eficacia que es la frecuente renovación de macromoléculas (incluidos los lípidos estructurales y las proteínas hidrofóbicas de la membrana mitocondrial interna). Esta renovación se produciría fundamentalmente a través del proceso de división mitocondrial que tiene lugar durante la mitosis. Por el contrario en las células diferenciadas, el recambio de los componentes de las membranas mitocondriales es mucho más lento y por lo tanto estas membranas son más vulnerables a la desorganización y a la degradación lisosomal. Esto conllevaría a la aparición de cantidades crecientes de mitocondrias degeneradas, que se manifiestan ultraestructuralmente como gránulos de lipofucina. La lipofucina o pigmento del envejecimiento se acumula con el paso del tiempo en las células diferenciadas. Gran parte de estos orgánulos proceden de mitocondrias que han sido objeto de alteración peroxidativa y subsiguiente digestión por lisosomas, por lo cual las células que contienen cantidades elevadas de lipofucina probablemente poseen una disminución de su capacidad bioenergética. Este daño mitocondrial da lugar a una disminución de la cantidad disponible de energía (en forma de ATP) que ocasiona alteraciones secundarias en el resto de orgánulos células. Gránulos de lipofucina en neuronas (flechas) En esencia esta hipótesis mantiene que a causa del ambiente mutagénico y la relativa desprotección del genoma mitocondrial, el envejecimiento surge debido a una gradual perdida del contenido mitocondrial, lo cual conllevaría a la desorganización del resto de organelas y a cambios bioenergéticos y fisiológicos a nivel celular y de los organismos, que se traducirían en la disminución de la resistencia al estrés que caracteriza al envejecimiento.

Cambios celulares que acompañan al envejecimiento. Durante el proceso del envejecimiento se producen a nivel celular una serie de cambios morfológicos y fisiológicos. Algunos de estos cambios se presentan en la tabla 3.

Fig. 5 MUERTE CÈLULAR Definición: En primer lugar debemos diferenciar la muerte celular de la muerte del individuo. Así, por ejemplo, debemos decir que constantemente tenemos células en nuestro organismo que se están muriendo, pero no por eso el individuo muere. También hay que decir que la muerte es un proceso. Por tanto, la célula en fase de muerte va perdiendo algunas de sus funciones hasta que se muere. Debemos diferenciar entre dos tipos de muerte: necrosis y apoptosis. La necrosis es la muerte celular resultado de una inflamación (por falta de oxígeno, por agentes externos como el calor, frío,...). En cambio, la apoptosis (descubierta no hace mucho tiempo) es la muerte celular programada, es decir, la célula se "suicida" ya que activa una serie de proteínas (caspasas sobretodo) que la autodestruyen. Características de las lesiones celulares reversibles

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Pérdida de ATP que disminuye la actividad ATP-asa en la membrana Hinchazón celular aguda (pérdida del control de volumen) Aumento de la velocidad de la glicólisis para compensar la pérdida de ATP Desprendimiento de los ribosomas del retículo endoplásmico rugoso Permeabilidad incrementada de la membrana y disminución de la actividad mitocondrial que resulta en el ampollamiento de la superficie celular Mitocondrias normales, ligeramente hinchados o condensados

Características de las lesiones irreversibles • • • • • • • • • •

Vacuolización severa de las mitocondrias Daño masivo de la membrana celular Crecimiento de los lisosomas Entrada de calcio y activación de las proteasas y fosfatasas Pérdida continua de proteínas coenzimas y ARN Eosinofilia que produce rompimiento de lisosomas Picnosis (condensación nuclear con agregación de cromatina) Cariólisis (destrucción de cromatina) Carirrexis (fragmentación nuclear) Digestión enzimática del citoplasma y núcleo, fuga de compuestos intracelulares y entrada de macromoléculas extracelulares

La necrosis Puede definirse como la muerte celular patológica reconocible por los signos morfológicos de la necrofanerosis. Estos son: en el citoplasma, hipereosinofilia y pérdida de la estructura normal; en el núcleo, picnosis, cariolisis o cariorrexis. La picnosis es la retracción del núcleo con condensación de la cromatina; la cariolisis, la disolución del núcleo; la cariorrexis, la fragmentación del núcleo en trozos con cromatina condensada. Las alteraciones del citoplasma y núcleo son coexistentes. La picnosis, cariolisis y cariorrexis no constituyen etapas de la alteración nuclear; representan, aparentemente, formas distintas de reacción. En esta definición se destacan dos ideas: por una parte, el carácter patológico de la necrosis como la manifestación más grave de enfermedad a nivel celular; por otra, la base morfológica, dada por los signos de la necrofanerosis, en el reconocimiento de la necrosis. La primera idea excluye de la necrosis toda muerte celular que no sea manifestación de enfermedad, es decir la apoptosis que ocurre en la muerte celular normal en los tejidos lábiles, es decir, en los que están sometidos normalmente a un recambio de células, como los eritrocitos, las células epidérmicas, las células de los epitelios respiratorio y digestivo, etcétera. Se excluye también la muerte celular dentro del proceso de remodelación de órganos en desarrollo. No abarca tampoco la muerte celular que ocurre en el organismo muerto, como fenómeno cadavérico. No comprende, por último, la muerte de células separadas del organismo y producida por la acción de líquidos fijadores, pues dicha muerte no es manifestación de enfermedad. La segunda idea excluye de la necrosis otras formas de muerte celular patológica o apoptosis asociada a condiciones patológicas, que no se manifiestan en los signos de la necrofanerosis, así por ejemplo, la muerte celular por la que puede producirse una atrofia numérica. Necrobiosis Se llama necrobiosis el proceso celular que media entre el momento en que la célula muere y el momento en que se presenta la necrofanerosis. Durante este periodo la célula no muestra alteraciones a la microscopía corriente; con este método de examen la necrobiosis dura 6 a 8

horas. Con el microscopio de fase contrastada pueden verse algunas alteraciones nucleares a las 2 horas de ocurrida la muerte celular y a las 4 horas: núcleo granular y núcleo con halo brillante, respectivamente. Con el microscopio electrónico se encuentran las primeras alteraciones consideradas irreversibles entre 1 y 2 horas después de iniciada una isquemia experimental en el epitelio hepático y tubular renal y de 20 a 60 minutos en las fibras miocárdicas, esto es muy poco antes del momento en que parece ocurrir la muerte celular (60 minutos en los epitelios indicados, 30 minutos en fibras miocárdicas). El concepto de necrobiosis, sin embargo, nació del estudio con microscopía de luz. Necrofanerosis Los signos de necrofanerosis están definidos claramente con microscopía de luz, se presentan, por lo general, no antes de 6 horas de ocurrida la muerte celular y pueden persistir días o semanas e incluso meses. En neuronas necróticas del hombre los primeros signos de la fase siguiente, la necrolisis, se observan en el núcleo a los 5 días de ocurrida la muerte celular. Necrolisis Se denomina necrolisis el proceso de desintegración y disolución de la célula necrótica, proceso que en ciertas condiciones se acompaña de infiltración de células polinucleares y remoción de los detritus celulares por macrófagos. Genesis Causal Los factores que pueden producir necrosis son de naturaleza tan variada como los indicados en la etiología general. Dos son sin embargo los que se han usado más frecuentemente para comprender la patogenia de la necrosis: la hipoxia por isquemia y ciertos factores tóxicos como las radiaciones ionizantes. Patogenia a. Necrosis por hipoxia En este modelo la alteración primaria en la célula se produce en las mitocondrias, en las que se frena la oxidación fosforilativa y disminuye así la producción de ATP. El descenso de ATP tiene fundamentalmente dos consecuencias: puesta en marcha de la glicolisis (anaeróbica) y detención de los procesos activos que requieren ATP. La glicolisis lleva a un rápido consumo del glicógeno, acumulación del ácido láctico y descenso del pH, al que se atribuye la condensación de la cromatina nuclear. Los procesos activos que se detienen son tres: bomba de sodio, agregación de los polirribosomas junto a la membrana del retículo endoplasmático y captación de calcio en las mitocondrias. Así, se producen entrada de agua y sodio a la célula y dispersión de los polirribosomas. La célula y las mitocondrias aparecen hinchadas; los gránulos mitocondriales desaparecen; el retículo endoplasmático se halla dilatado; los polirribosomas dispersos. Estas alteraciones son reversibles y se desarrollan en los primeros 15 minutos de hipoxia. Alrededor de los 20 minutos se producen cristolisis y aparecen floculaciones de la matriz de las mitocondrias, que indican aparentemente lesión irreversible de la célula. Estas floculaciones parecen corresponder a proteínas desnaturalizadas. No está aclarado exactamente por qué se produce esta alteración. Normalmente la concentración de iones de calcio en el líquido extracelular es muy superior a la concentración de ese elemento en el citosol: los valores respectivos son del orden de 10-3 y 10-7M. En condiciones normales, las mitocondrias captan iones de calcio cuando tiende a subir la concentración en el citosol. La concentración dentro de las mitocondrias es del orden de 105M. Cuando el descenso de ATP es acentuado, se produce salida de iones de calcio de las mitocondrias al citosol, lo que activa las fosfolipasas y proteasas, que actúan entonces sobre la membrana celular, el citoesqueleto y la membrana de los organelos, y producen rupturas de membranas y filamentos. Las rupturas de la membrana celular indican también daño celular irreversible y permiten gran aflujo de iones de calcio al citosol, la lesión de la membrana

mitocondrial hace que el flujo de iones de calcio inunde también las mitocondrias: así se produce la mineralización mitocondrial. La lesión de la membrana lisosomal permite la salida de las enzimas lisosomales, con lo que se produce la autodigestión (autólisis). b. Necrosis por radiación En este modelo la noxa corresponde a radicales libres producidos por la radiación ionizante. La lesión primaria se produce en la membrana celular. Las alteraciones que siguen son similares a las de las últimas fases de la necrosis por hipoxia, fases en que la entrada de iones de calcio al citosol, la activación de las enzimas y las lesiones de las membranas celulares desempeñan el papel principal. Las lesiones mitocondriales se producen tardíamente en comparación con la necrosis por hipoxia. Entre otras noxas que actúan de manera similar a las radiaciones ionizantes, está el tetracloruro de carbono. c. Necrosis de reperfusión En este modelo estudiado en la isquemia experimental del miocardio y de particular importancia en la patología humana, a diferencia de la necrosis por hipoxia, la necrosis se produce no durante isquemia, sino cuando se la interrumpe reperfundiendo sangre. Se trata de una isquemia prolongada, pero transitoria, de unos 20 minutos, es decir, que alcanza a producir floculaciones de la matriz mitocondrial. Al reperfundir el tejido en este estado, el fenómeno se manifiesta característicamente por bandas de contracción que comprenden varios sarcómeros y que se alternan con bandas de rarefacción, en las que las miofibrillas aparecen rotas y las mitocondrias desplazadas en acúmulos. En las bandas de contracción, en cambio, el material filamentoso aparece disgregado y aglutinado. Se cree que al final del período de isquemia se producen alteraciones celulares tales que hacen reaccionar anormalmente a la célula frente a la reperfusión con la producción de altas cantidades de radicales libres, que, en comparación con la necrosis hipóxica por isquemia mantenida, alteran precozmente la membrana celular y el citoesqueleto con rápida mineralización de las mitocondrias. En este modelo se superponen así los mecanismos de los dos modelos antes descritos. Formas de Necrosis a. Necrosis de coagulación La zona necrótica, cuando ya hay necrofanerosis, aparece tumefacta, amarillenta; en los infartos, carece de la estructura normal. Si la necrosis es extensa, aunque no corresponda a un infarto, puede haber destrucción de la trama fibrilar, como sucede en las necrosis masivas del hígado. Al microscopio, las células comprometidas presentan los signos típicos de la necrofanerosis. En general, se reconoce la estructura del órgano por las siluetas de las células y fibras. Se habla de una necrosis estructurada. El proceso necrolítico se desarrolla lentamente; si la necrosis es extensa, se produce un proceso reparativo que deja una cicatriz. Si es pequeña y afecta sólo el parénquima, se colapsa la trama fribilar. La necrosis de coagulación tiene dos variantes: la necrosis de caseificación y la necrosis cérea o de Zenker. Necrosis de caseificación. Ella presenta una superficie de corte homogénea, blanquecino amarillenta, con un aspecto similar al queso (mantecoso). Ocurre con mayor frecuencia en la tuberculosis, en la forma exudativo-caseosa, en la que primero se produce un exudado, que se caseifica junto con el tejido inflamado. En la necrosis de caseificación constantemente se necrosan las células y se destruye la trama fribilar; las más resistentes a esta destrucción son las fibras elásticas. Al microscopio el tejido comprometido aparece como una masa eosinófila en la que, en general, las siluetas de las estructuras son confusas; se habla por eso de una "necrosis no estructurada". Los caracteres particulares de la necrosis de caseificación se deben a ciertas substancias grasas, que en el bacilo tuberculoso corresponden a lipopolisacáridos. La caseificación puede producirse también en otras inflamaciones, como en la sífilis y en el carcinoma de células renales, llamado también hipernefroma, que contiene substancias grasas.

Necrosis cérea. Zenker describió esta lesión en los músculos abdominales en la fiebre tifoidea, en la que se presenta especialmente en las porciones inferiores de los músculos rectos. El aspecto macroscópico es similar al de la cera: focos amarillo-verdosos, opacos, homogéneos. La lesión puede verse en la musculatura esquelética en otras enfermedades infecciosas. Al microscopio el sarcoplasma muestra una fuerte hipereosinofilia. Por extensión se ha descrito una necrosis cérea en el miocardio, donde las fibras comprometidas presentan un aspecto microscópico similar. En ocasiones las masas hipereosinófilas del sarcoplasma no se acompañan de alteraciones del núcleo; en estos casos no se trata de una necrosis; se habla entonces de coagulación del sarcoplasma o degeneración cérea o de Zenker. b. Necrosis de colicuación La necrosis de colicuación se presenta casi exclusivamente en el sistema nervioso central, con mayor frecuencia en infartos cerebrales, en que es más manifiesta en la substancia blanca; puede ocurrir también en el páncreas como componente de pancreatitis necróticas. Está condicionada en particular por características del tejido comprometido. No se trata de una forma esencialmente diferente de la necrosis de coagulación, se trata, en particular, de una necrosis con rápida e intensa necrolisis producida por una intensa actividad enzimática. Ello se manifiesta macroscópicamente en la transformación de la zona comprometida en una cavidad, en cuyos bordes se aprecia al microscopio una intensa actividad macrofágica. En el cerebro las zonas de cavitación comienzan a producirse en la tercera semana de evolución de un infarto; los macrófagos, que corresponden a la microglía, aparecen a los cuatro días de evolución. Ellos contienen material graso producto de la desintegración de la mielina, en forma de gotitas y gránulos, por lo que esos macrófagos reciben el nombre de "corpúsculos gránulo-adiposos"; suelen contener además, hemosiderina, producto de la degradación de la hemoglobina fagocitada. Los caracteres particulares de la necrosis de colicuación en el tejido nervioso, especialmente de la substancia blanca, se explican por su pobre contenido en proteínas y su alto contenido en substancias grasas. Se sabe que en la necrosis de coagulación el pH, después de descender bajo lo normal, sube y se mantiene sobre siete durante la necrofanerosis; debido a esta alcalinidad la actividad enzimática es baja, y el material necrótico, de alto contenido proteico, es lisado lentamente. En la necrosis de colicuación el pH se mantiene ácido, lo que favorece la actividad enzimática. El medio ácido se explica por la liberación de ácidos grasos producidos en la desintegración de la mielina. En el páncreas, la necrosis de colicuación se explica por el alto contenido en enzimas proteolíticas de éste órgano. El páncreas también tiene un alto contenido en lipasas, que, al necrosarse las células, se liberan y actúan sobre el tejido adiposo vecino: se produce una adiponecrosis (mal llamada "necrosis grasa"). En la adiponecrosis se lisan los triglicéridos y se liberan grandes cantidades de ácidos grasos; se producen así jabones de calcio lo que da un aspecto finamente granular basófilo a los focos necróticos. En algunos procesos séptico-toxémicos, en algunos casos de hipoxia y en algunas inflamaciones, se producen en el miocardio focos microscópicos de miolisis del parénquima con conservación de la membrana basal de las fibras comprometidas. El intersticio tampoco se compromete. La lesión no se da a nivel macroscópico. Se trata también de una necrosis con rápida necrolisis; los mecanismos patogenéticos no se conocen. Patogenéticamente hay dos formas distintas de gangrena: la isquémica y la infecciosa. a. Gangrena isquémica Se produce en la piel y tejidos blandos subyacentes, con mayor frecuencia en las extremidades inferiores debido a obstrucción arterioesclerótica. La necrosis se produce por la isquemia y sobre el tejido necrótico actúan secundariamente los gérmenes saprófitos de la piel. Según cuáles sean las condiciones del tejido comprometido, se produce una gangrena isquémica seca o húmeda.

Gangrena seca. En esta forma la evaporación del agua produce rápidamente una desecación de la piel comprometida, que se transforma en una lámina acartonada, pardo negruzca, seca. El territorio comprometido queda bien demarcado, los gérmenes no penetran en la profundidad, no se produce intoxicación del organismo. Gangrena húmeda. Especialmente cuando hay edema o la piel está húmeda, los gérmenes penetran en los tejidos subyacentes, donde proliferan y dan origen a un estado tóxico; el territorio comprometido, pardo verduzco, no queda bien delimitado. b. Gangrena infecciosa En esta forma la necrosis y la gangrena son producidas por gérmenes; gérmenes anaeróbicos que actúan sobre tejidos ya desvitalizados generalmente por una inflamación. Esta forma de gangrena se observa en las vísceras, en que el territorio comprometido aparece reblandecido, friable, en forma de colgajos, a veces con burbujas de gas producido por los gérmenes. La gangrena infecciosa es altamente tóxica, se la encuentra como complicación de bronconeumonías o pneumonías, apendicitis, colecistitis, metritis y otras inflamaciones. Necrosis Electiva Parenquimatosa Frente a las noxas más comunes, en especial, a la hipoxia, el parénquima de un órgano sufre una necrosis antes que las células del estroma y antes que se produzca una destrucción de la trama fibrilar. Se habla de una necrosis electiva del parénquima, en que se manifiesta la vulnerabilidad selectiva del parénquima. Esta necrosis se da como necrosis celular aislada o de pequeños grupos. La necrosis electiva del parénquima es una lesión frecuente, que las más de las veces se produce por hipoxia o acción tóxica. La hipoxia, con frecuencia, se debe a un shock o a una isquemia. Apoptosis Es una definición muy amplia, la apoptosis se pude considerar como una muerte celular “programada”. Es un hecho normal en el que una secuencia organizada de fenómenos conduce a la muerte de la célula. La muerte por apoptosis es un proceso limpio y ordenado caracterizado por el encogimiento general del volumen de la célula y su núcleo, pérdida de adhesión a las células contiguas, formación de vesículas en la superficie celular, deisección de la cromatina en pequeños fragmentos y englobamiento rápido del “cadáver” por fagocitosis. En casi cualquier parte donde se busque el cuerpo tiene células indeseables y marcadas para la eliminación. Por ejemplo, durante el desarrollo embrionario las neuronas crecen a partir del sistema nervioso central para inervar órganos que se encuentran en la perfiferis del cuerpo. Por lo general, crecen muchas mas neuronas de las necesarias para la inervación normal. Las neuronas que llegan a su destino reciben una señal del tejido blanco que les permite sobrevivir. Las neuronas que no encuentran el camino hacia el tejido blanco no reciben la señal de supervivencia y al final se eliminan por apoptosis. Los linfocitos T son células del sistema inmunológico que reconocen y destruyen a las células blanco anormales o infectadas con patógenos. Estas células blanco se reconocen por receptores específicos que se encuentran en la superficie de los linfocitos T. Durante el desarrollo embrionario se producen linfocitos T que tienen recpetores capaces de unirse con firmeza a las proteínas presentes en las superficie de las células normales dentro del cuerpo. Los linfocitos T que tienen esta peligrosa capacidad se eliminan por apoptosis. La apoptosis también participa en la eliminación de células que sufrieron daño genómico irreparable. Esto es importante porque el daño a la copia genética puede derivar en la división celular no regulada y desarrollo de cáncer. Por último la apoptosis parece participar en enfermedades neurodegenerativas como las de Alzheimer, Parkinson y Huntington. La eliminación de neuronas escenciales durante la progresión de la afección conduce a la pérdida de memoria o la coordinación motora. Estos ejemplos muestran que la apoptosis es importante para mantener la homeostasis en los organismos multicelulares y que la falla de la regulación de la apoptosis puede ocasionar daños graves al organismo.

La apoptosis no presenta las fases de necrobiosis, necrofanerosis y necrolisis. Los signos morfológicos de la apoptosis son muy semejantes a los de la necrofanerosis. En la apoptosis las alteraciones nucleares representan los cambios más significativos e importantes de la célula muerta y los organelos permanecen inalterados incluso hasta la fase en que aparecen los cuerpos apoptóticos. En la apoptosis destacan las alteraciones morofológicas del núcleo frente a las del citoplasma, a la inversa de lo que ocurre en la necrosis en general. A diferencia de la apoptosis, la necrosis es una forma de muerte celular que resulta de un proceso pasivo, accidental y que es consecuencia de la destrucción progresiva de la estructura con alteración definitiva de la función normal en un daño irreversible; este daño está desencadenado por cambios ambientales como la isquemia, temperaturas extremas y traumatismos mecánicos. La apoptosis se ha conocido con otros nombres: cuerpos de Councilman (hígado), cuerpos cariolíticos (criptas intestinales), cuerpos tingibles (ganglio linfático), cuerpos de Civatte (piel), cuerpos hematoxilínicos (varios) Al microscopio de luz, las células apoptóticas se observan como células pequeñas, hipereosinófilas, de citoplasma redondeado u oval con o sin material nuclear basófilo. El citoplasma en fases más avanzadas aparece fragmentado, que varían de tamaño considerablemente. La cromatina aparece como masas hiperbasóflas, densas. La fagocitosis de los cuerpos apoptóticos no induce a los macrófagos para que estimulen una respuesta inflamatoria. Al microscopio electrónico, en la fase temprana hay condensación de la cromatina, para formar masas crescénticas uniformemente densas, delimitadas; el nucleólo presenta disposición periférica de la cromatina con formación de gránulos osmiofílicos hacia el centro del núcleo; el núcleo fibrilar proteico forma una masa granular compacta usualmente adosada a la superficie interna de la cromatina condensada. Los desmosomas aparecen desestructurados y estructuras de superficie como microvellosidades están desorganizadas. El volumen celular está disminuido y la densidad celular aumentada, los organelos citoplasmáticos aparecen compactos y la silueta de la célula (citoplasma y núcleo) está convoluta (figura 2.26). En la fase avanzada el núcleo se observa fragmentado y con condesación de la cromatina. En el citoplasma hay agregación de filamentos intermedios, formación de grumos de proteínas ribosomales, agrupación concéntrica de retículo endoplásmico rugoso, las células con abundante citoplasma forman prolongaciones muy prominentes. Finalmente éstas se separan para formar los fragmentos denominados cuerpos apoptóticos. In vivo, estos cuerpos son rápidamente fagocitados por células epiteliales adyacentes, fagocitos mononucleares e incluso células neoplásicas. Esta fagocitosis y degradación rápida pueden explicar la ausencia de inflamación en este fenómeno. Esta secuencia de alteraciones ocurre muy rápidamente: la retracción citoplasmática y la aparición de prolongaciones sucede en minutos y los cuerpos apoptóticos son digeridos en algunas horas. La fragmentación rápida y regular del ADN es característica. Hay fragmentación inicialmente en trozos de 300 pares de bases y luego de 50 pares de bases con división del ADN internucleosomal de doble hebra. Esto origina fragmentos de 186 pares de bases y múltiplos de ellos (multímeros), lo cual se observa en electroforesis en gel de agarosa como el llamado "patrón en escalera". La fragmentación se produce por activación de endonucleasas dependientes de calcio. Muchos de los cambios celulares se atribuyen a la acción de enzima convertidora de interleuquina 1b y granzima B. La transglutaminasa tisular produce agregados proteicos subplasmalemales, que evitan la liberación de enzimas intracelulares particularmente dañinas. Los genes que participan en el control de la apoptosis son p53, c-myc y bcl-2. El aumento de la proteína p53 se asocia a una detención del ciclo celular favoreciendo la reparación de ADN dañado, que de no ser posible termina con la eliminación de la célula. cmyc induce apoptosis y aunque hay expresión aumentada, ésta pareciera no ser esencial para desencadenar por sí sola apoptosis. La expresión de bcl-2 confiere resistencia de las células a

la apoptosis y así promueve la sobrevivencia celular y por lo tanto favorece las mutaciones y la transformación neoplásica. Apoptosis ocurre en desarrollo normal, diferenciación celular terminal, recambio celular normal en tejido adultos, pérdida celular cíclica en tejido maduros, involución, atrofia patológica en tejidos hormono-dependientes y obstrucción mecánica, y regresión de hiperplasia, inmunidad celular, neoplasia, quimioterpia y toxinas. Se ha hablado de muerte celular programada. Esto se debe a que algunas células aparecen como programadas a morir en un cierto momento como parte de la función o desarrollo normal de los tejidos. Por ejemplo, el desarrollo embrionario (delección de órganos transitorios, conformación de órganos como en metamorfosis, fusión de fisuras y surcos como el paladar, etc), recambio celular normal como en epidermis y maduración normal de células como linfocitos en centros germinales de linfonodos.

Como ejemplo de funciones fisiológicas normales de la apoptosis podemos mencionar la regresión del útero después del parto, la inmunoeliminación de células y la muerte de cada célula nerviosas en el desarrollo si no se establecen contactos axonales. La apoptosis implicada en enfermedades y en lesiones inducidas químicamente. Se presenta apoptosis insuficiente en el desarrollo de linfoma folicular y se piensa que en el SIDA, la esclerosis lateral amiotrófica y en las lesiones por inducidas por isquemia/perfusión se presenta apoptosis excesiva. Tabla 5.A.- Diferencias Morfológicas entre Necrosis y Apoptosis. La célula completa Núcleo Organelos Degeneración celular Inmunorespuesta

Necrosis Inflamación Picnosis Cariólisis Cariorrexis Degeneración Ruptura Inflamación aguda

Apoptosis Condensación Creciente Intactos Cuerpos apópticos Ninguna

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