Apoptosis: una forma rápida y silenciosa de morir

J. A. Solís Herruzo

Servicio de Gastroenterología. Hospital Universitario 12 de Octubre. Madrid

Las células mueren por dos vías diferentes: a) necrosis, por la cual la liberación de las enzimas proteolíticas intracelulares provoca lesión tisular y respuesta inflamatoria; o b) apoptosis (del griego apo, fuera; ptosis, caer), donde las residuos celulares desaparecen silenciosamente al ser fagocitados por las células vecinas. Esta última forma de muerte, descrita por primera vez, en 1972, por Kerr y cols. (1), es un proceso por el que las células son eliminadas en condiciones normales cuando llegan al final de su vida, están dañadas o son superfluas. Se considera que cada día se renuevan por apoptosis unas 1x10¹¹ células, lo que equivale a la renovación de todas las células de un adulto cada 18-24 meses.

En las células en proceso de apoptosis se produce retracción, pérdida de estructuras superficiales especializadas (microvillis), arrugamiento, vesiculación de la membrana, condensación y marginación de la cromatina nuclear y fragmentación del núcleo (Fig. 1a). Tras ello, hay fragmentación celular en cuerpos apoptóticos cubiertos por membrana, que son rápidamente englobados por los macrófagos titulares y por las células vecinas. El proceso de apoptosis típicamente se completa en tan sólo 30 a 60 minutos. Como el contenido celular no es liberado durante la apoptosis, no se produce respuesta inflamatoria. El aspecto microscópico de las células apoptóticas es el de células con intensa eosinofilia del citoplasma, con masas de cromatina condensada y núcleos picnóticos (2). Los cuerpos de Councilman (Fig. 1b), una expresión bien conocida de muerte hepatocelular, representan en realidad cuerpos apoptóticos. En la fase final de la apoptosis, las endonucleasas provocan la partición del ADN a nivel de las regiones internucleosomales, lo que origina fragmentos de unos 200 pares de bases. La separación de estos fragmentos mediante electroforesis en gel de agarosa revela el patrón característico de apoptosis de ADN en forma de "escalera" (Fig. 1c). Este patrón contrasta con el patrón en mancha difusa que se encuentra en la muerte por necrosis y que es originado por la completa degradación del ADN.

La apoptosis forma parte integral del normal desarrollo tisular y homeostasis, eliminando las células redundantes durante la embriogénesis. Además, la muerte celular por apoptosis puede ser inducida por estímulos múltiples, entre los que figura el estrés oxidativo, la radiación, la ausencia de factores de crecimiento y la exposición al factor transformador del crecimiento ß, el sistema Fas/Ligando Fas o el factor de necrosis tumoral α (3). Estos factores ponen en marcha el sistema enzimático, dependiente del ATP, responsable de la muerte celular denominado cascada de las caspasas (c-asp-ase: c-, cisteína; asp-, ácido aspártico; ase, proteasa) (4).

Esta familia de proteasas, altamente conservada, fragmenta el contenido citoplásmico y nuclear para empaquetarlo después en los cuerpos apoptóticos. La proteolisis provocada por las caspasas se limita a residuos específicos en los que figura el ácido aspártico, provocando el desmontaje de esas proteínas pero no su total proteolisis. Un grupo de estas caspasas se localizan en la vecindad de la membrana plasmática ("caspasas efectoras") y se comportan como activadoras de otro grupo de caspasas ("caspasas efectoras") que degradan las proteínas del citoesqueleto, lamins (proteínas nucleares), poli-(adenosina-difosfato-ribosa) polimerasa (reparación del ADN, histonas, proteínas ribonucleares y nucleolinas, entre otras, y activa la ADNasa activada por caspasas (fragmentación del ADN). Los fragmentos de ADN liberados y las histonas asociadas a ellos forman lo que se denomina nucleosomas, que contienen unos 200 pares de bases o múltiplos de 200 pares de bases. Este patrón de fragmentación es el responsable del aspecto característico en escalera del ADN que se observa cuando se separa por electroforesis en gel de agarosa.

BIBLIOGRAFÍA

1. Kerr JFR, Wyllie AH, Currie AR. Apoptosis: a basic biology phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics. Br J Cancer 1972; 26: 239-57.

2. Allen RT, Hunter WJ III, Agrawal DK. Morphological and biochemical characterization and analysis of apoptosis. J Pharmacol Toxicol Meth 1997; 37: 215-28.

3. Salvesen GS, Dixit VM. Caspase activation: The induced-proximity model. Proc Nat Acad Sci USA 1999; 96: 10964-7.

4. Thornberry NA, Lazebnik Y. Caspases: Enemies within. Science 1998; 281: 1312-6.

5. Yu J, Zhang L. Apoptosis in human cancer cells. Curr Opin Oncol 2003; 16: 19-24.