¿Cómo deciden los genes que célula debe morir?

Para mantener la salud de los tejidos de nuestro organismo es necesario que exista un balance entre la multiplicación de las células y su muerte. Un ejemplo de lo anterior es que durante la formación del cerebro de los vertebrados muere al menos la mitad de las neuronas para garantizar que las conexiones entre estas células sean adecuadas.

La muerte celular programada no solo está relacionada con las células del cerebro (neuronas), este proceso ocurre en las células de otros órganos y el mecanismo más común por el cual mueren las células se llama apoptosis —mecanismo de eliminación celular—, aunque existen otros mecanismos de muerte celular programada.

“Sabemos que existe un grupo de genes que se encargan de hacer que las células mueran o se ‘suiciden’, pero entender cómo deciden que una célula se debe suicidar o no, es todavía un tema a investigar, en especial porque estos genes funcionan tanto en el desarrollo embrionario como en el organismo adulto”, expuso Susana Castro Obregón, del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM.

Durante el desarrollo embrionario, para dar forma a los órganos y los tejidos, se presenta la muerte de algunas células, tal es el caso de la eliminación de las membranas interdigitales en la formación de los dedos en el humano. La muerte celular programada también está relacionada con el control del número y del tipo de células, ya que en algunos organismos existe una sobreproducción de ciertos tipos celulares y por ello una buena cantidad de las mismas son eliminadas.

Otro momento en el que la muerte celular programada se lleva a cabo es cuando las neuronas motoras —que controlan el movimiento¬— tienen que hacer contacto con una célula del músculo para darle la señal de que se contraiga y así podernos mover; las células del músculo secretan una proteína especial para que la neurona motora siga viva y si esta no recibe la proteína muere. Es decir, las células requieren de sustancias –generalmente proteínas producidas por otras células– que funcionan como un estímulo para su mantenimiento.

Lo anterior, señaló Castro Obregón, es un aspecto relevante en el estudio del cáncer y de la metástasis —cuando un tipo de células cancerosas migran a otros tejidos—, ya que a diferencia de una célula normal, que al salir del área del cuerpo que le corresponde muere porque no recibe la proteína que le indica que está en el lugar adecuado, durante la metástasis la célula cancerosa se vuelve independiente de esta señal, por lo que entender este proceso podría llevar al desarrollo de nuevos medicamentos.

Un caso más en el que se presenta la apoptosis es cuando a causa de la radiación una célula dañada no puede ser reparada, entonces la célula se “suicida” para evitar multiplicarse con errores genéticos previniendo así diferentes tipos de cáncer. Algo similar ocurre ante una infección por un virus: las células perciben que un patógeno las infectó y se “suicidan” antes de que el virus se pueda reproducir, sin embrago, existen virus con genes que se activan para poder inhibir las instrucciones que llevan a una célula infectada a morir.

En caso de que una célula infectada no se “suicide”, el sistema inmune la destruye o la convence de que lo haga, y los macrófagos —células del sistema inmune— engullen a las células que están muriendo.

La especialista recordó durante la conferencia “La importancia de la muerte neuronal para el desarrollo del cerebro”, en el marco de la Semana del cerebro 2017: Hacia el futuro de las neurociencias, que desde los años noventa diversos grupos de investigación en el mundo estaban convencidos de la existencia de los genes que codifican para la muerte celular programada, genes que fueron descubiertos en el gusano Caenorhabditis elegans.

Entre los aspectos que se observaron está que cuando una célula de este gusano inicia el proceso de muerte, la célula a su lado adquiere propiedades semejantes a los macrófagos del sistema inmune para poder devorar a la célula vecina que se está muriendo, “eliminar el cadáver” y luego volver a su estado original. “En el desarrollo embrionario de los vertebrados podría ocurrir algo similar, ya que existe la interrogante de quién se come a las células o a los restos de las células que van muriendo durante el desarrollo embrionario cuando todavía no existe el sistema inmune”.

Limpieza celular

Si bien en nuestro organismo continuamente las células mueren o se “suicidan”, no todas lo hacen mediante apoptosis. A veces la autofagia contribuye. La autofagia, que significa “comerse a uno mismo”, es un mecanismo que ayuda a mantener a las células saludables, a través de este proceso se realiza la limpieza celular, la cual se caracteriza por la formación de vesículas llamadas autofagosomas, que encierran material citoplasmático de la célula y después lo llevan a los lisosomas que se encargan de la digestión celular, “lo que estamos tratando de entender es cómo estas vesículas eligen el material para ser degradado”.

“La autofagia es un proceso conservado en la evolución que afecta diversos procesos fisiológicos en el desarrollo embrionario y durante la longevidad de los organismos”. De hecho, la científica dijo que en su grupo de investigación se tiene la hipótesis de que cuando en el envejecimiento la autofagia se detiene se presentan cambios que pueden desencadenar en enfermedades como Alzheimer o Parkinson.

Si se compara el cerebro de una persona con la enfermedad de Alzheimer en estado avanzado con un cerebro sano, explicó Castro Obregón, se puede observar que en el primero ciertas neuronas están dañadas, otras muertas y el proceso de autofagia está detenido. “Entonces, conocer cuáles son los mecanismos moleculares —los genes y cómo se regulan—de la muerte celular y de la autofagia permitiría a los investigadores generar propuestas para el desarrollo de nuevos tratamientos que eviten la muerte neuronal, que restablezcan la función de la autofagia, y así mejorar la calidad de vida de los adultos mayores.

De ahí que la especialista en neurodesarrollo y fisiología estudia en cultivos organotípicos del ratón y en el organismo del ratón el papel de la autofagia en el desarrollo y en el envejecimiento del sistema nervioso. “La idea no es tratar de extender la longevidad de las personas por más años, sino que los años de vida de una persona sean de calidad y sin enfermedades degenerativas. Si podemos empujar a que la autofagia se mantenga en las personas mayores podríamos evitar algunas enfermedades, entonces la salud de los individuos se podría extender”.