María Luisa Sanz
Departamento de Alergología e Inmunología Clínica.
Clínica Universitaria de Navarra. Pamplona.
La apoptosis es un suicidio celular
programado que asegura el desarrollo apropiado, mantiene la homeostasis
tisular y defiende al organismo a través de la eliminación de células
infectadas con virus.
La posibilidad sobre la muerte celular
fisiológica emerge a finales de siglo XIX con
estudios de microscopía sobre involución de folículo ovárico realizados
por Walter Fleming. En la segunda mitad del siglo XX tienen lugar
los mayores avances conceptuales y experimentales sobre la idea de que los
seres multicelulares tienen capacidad para activar la propia destrucción de sus
células.
Podemos definir apoptosis como muerte celular fisiológica. El término apoptosis procede de Appo-toe-sis referente al proceso de
la caída hojas del árbol en el otoño(1).
Los términos picnosis, cariorrexis, necrosis, muerte
celular programada, suicidio celular, realmente no son sinónimos de apoptosis
(2).
Estudios sobre la regulación genética en el desarrollo de los órganos y la muerte celular programada o apoptosis en el hombre fueron motivo del Premio Nobel de Medicina 2002
a Brenner, Sulston y Horvitz
por estudios realizados en el nematodo Caenorhabditis elegans. Sydney Brenner indujo mutaciones en el genoma del C elegans, capaces de
afectar al desarrollo orgánico. John Sulston desarrolló técnicas para analizar divisiones celulares y
demuestró que cada nematodo sigue
exactamente el mismo programa de división y diferenciación
celular, demostró que algunas células se suicidan en su proceso
evolutivo y describió los primeros pasos de este fenómeno. Robert
Horvitz identificó
los dos primeros genes responsables de
la apoptosis, el ced-3 y el ced-4 y demostró
que el gen ced-9 protege de la apoptosis (3)
Mecanismos de Muerte celular
Existen diferencias evidentes entre necrosis y apoptosis. La necrosis es un mecanismo pasivo, con un proceso catabólico asociado, normalmente se produce como un proceso patológico en respuesta a agresiones tales como inflamación, isquemia, daño tóxico.
La apoptosis es un mecanismo
activo, con un proceso metabólico que está codificado genéticamente, que puede ocurrir tanto
bajo condiciones fisiológicas como patológicas.(4)
Características morfológicas de la apoptosis
Los hechos
morfológicos mas habituales durante la apoptosis son:
Se observa además la pérdida unión celular y
compactación y división de cromatina.
La membrana sufre permeabilización . La cromatina se
fragmenta, hay división del ADN, formación de vesículas y fragmentación celular. Los cuerpos apoptóticos
formados son rápidamente englullidos por células macrofágicas
vecinas.
Un hecho característico es la ausencia de respuesta inflamatoria.
Papel de la Apoptosis
La apoptosis juega un papel central en el desarrollo de
los seres vivos. Participa en la morfogénesis y diferenciación sexual , en el
proceso de organización propia en la definición de los sistemas inmune
y nervioso. Es crucial en el adulto en los siguientes procesos:
homeostasis, eliminación de células dañadas o anormales , defensa frente a
infecciones y en el proceso de envejecimiento.
En el sistema
inmune actúa en la formación repertorios T y B, en la eliminación de células
reactivas frente a estructuras propias, así los linfocitos inmaduros que unen
autoantígenos son eliminados por un proceso de apoptosis. Tambien interviene
este proceso en la tolerancia B.
Alteraciones
en la apoptosis
El exceso de apoptosis es responsable del SIDA, así como de la aparición de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el
Parkinson, de la enfermedad isquémica
(infarto miocardio). Su falta provoca
el cáncer, la persistencia de enfermedad viral y las enfermedades autoinmunes.
Vías
de inducción a la apoptosis
Aparición de señales en una célula de que puede ser potencialmente peligrosa para el sistema tales como estrés celular, pérdida de cohesión con células vecinas, alteraciones del ciclo regulación división celular
Otras veces una
célula sana tiene que morir por necesidades de un proceso fisiológico.
En este caso se emiten señales de apoptosis que son recogidas por los
denominados receptores de la muerte, los cuales provocan la activación en
cascada de las proteínas responsables de la apoptosis: las caspasas.
Señales activadoras
Las señales activadoras
de Apoptosis pueden ser de diferente origen:
Señales
inhibidoras
Mecanismos
moleculares de Apoptosis
Ocurren en tres fases: iniciación, ejecución y
degradación celular.
-La fase de Iniciación
se pone en marcha por diversos mecanismos, tales como la pérdida de factores
tróficos o de crecimiento, el aumento de
iones Calcio, la presencia de radicales libres, virus, la presencia de
radiaciones g y ultravioleta, la quimioterapia o radioterapia.
Tras iniciarse el proceso se activan los receptores
especializados, por diferentes vías:
vía mitocondrial, pérdida de
anclaje extracelular, vía del ADN (daño detectado por proteína p53), vía
perforina-granzima-B, entre otras
-En la fase de Ejecución intervienen las Caspasas que son proteinasas específicas de
residuos de ac aspártico ( cistein-proteasas). Actualmente hay 13 caspasas identificadas en el hombre y la
falta de algunas de ellas como la Cas-3 y Cas-9 es incompatible con la vida
En su
activación una Caspasa activa a otra
Caspasa y se produce el agrupamiento en torno a cofactores.
La Vía Fas-FasL activa la
Procaspasa 8, mientras que la vía mitocondrial
activa la vía de la Procaspasa 9.
-La fase de Degradación celular se produce por
acción de las Caspasas sobre sí mismas que actuan además sobre proteínas
del sistema reparador y replicador del
ADN, sobre proteínas del citoesqueleto o estructurales, oncoproteínas,
proteínas inhibidoras de Apoptosis. Además producen activación de ADNasa que rompe cromosomas. Todo ello
provoca alteraciones que impiden la vida celular (5).
El receptor Fas (CD95) pertenece a la familia de los
receptores que incluyen el receptor para el TNF y el NGF. Utilizan vías de señal que regulan la proliferación,
diferenciación y muerte celular. El CD95 juega un papel crítico en la
citotoxicidad mediada por células T.
El Fas sirve como receptor al ligando Fas L y la
unión de ambos provoca apoptosis de las células.
El Fas se expresa abundantemente en cel T maduras, en
linfocitos trasformados por el VIH o por el virus de la leucemia. Además
algunas células tumorales expresan Fas.
Esta vía apoptótica está implicada en la eliminación
de linfocitos activados inservibles o de células infectadas por virus.
Actúa a través de un motivo proteico
citoplasmático, el dominio DD (dominio de la muerte de 80 aminoácidos) y a
través de una proteína adaptadora del DD.
El DD se une al FADD/Mort1, este interactúa con la
Caspasa-8, un miembro de la familia de proteasas (ICE/Ced-3) a través de otro
motivo llamado DED (Death effector domain)
Se sabe que la
caspasa-8 corta el Bid , una proteína de la familia del Bcl-2 que puede regular
la integridad de las mitocondrias de una forma que activa posteriormente la
cascada apoptótica
Métodos
para detectar apoptosis
Análisis de expresión de genes.
Análisis de expresión de proteínas: receptores de la
muerte y ligandos, Caspasas (caspasa-3), miembros familia Bcl-2, citocromo C,
etc.
Análisis de células: detección de Apoptosis en
células mediante el análisis de la expresión de Anexina V, una proteína de 35
kDa que se une a la fosfatidil serina de la membrana. Unida a fluorocromos se
detecta por citometría de flujo.No distingue entre apoptosis y necrosis.
Tambien se pueden detectar en paralelo Anexina V y
Caspasa-3 mediante Citometría de flujo.
Los ensayos
TUNEL detectan fagmentación del ADN . Utiliza como marcador la reacción
catalizada por desoxinucleotidil transferasas, añadiendo TdT marcada.
Apoptosis y alergia
Algunas investigaciones demuestran el papel de la
apoptosis de queratinocitos epidérmicos y de células epiteliales bronquiales
como el mecanismo más importante de
daño tisular, tanto en el eczema atópico como en el pulmón asmático(6-8).
Por otra parte
se ha podido comprobar como la apoptosis de queratinocitos inducida por células
T y mediada por Fas/CD95 es crucial en la transición de activación de sistema
inmune a las manifestaciones de dermatitis ezcematosa y dermatitis de contacto
(9).
Además se sabe
que el epitelio respiratorio es una diana esencial en el ataque por células T y
eosinófilos en el asma (10).
Y que en el
pulmón asmático y en la piel
eczematosa las células epiteliales expresan Fas como receptor de apoptosis. El
IFNg convierte a estas células en susceptibles para la
apoptosis (11).
En
cuanto a posibles nuevas estrategias de tratamiento de eczema atópico y asma se investiga en dirigir la apoptosis de células
epiteliales. Se sabe que los corticoides, la ciclosporina A, el FK506, inhiben
activación T y además inhiben la
apoptosis de queratinocitos T (12).
Por otra parte
se ha demostrado que la administración de corticosteroides en concentraciones
micromolares induce apoptosis, por ruptura de la polaridad mitocondrial,
activación de caspasas y aumento de proteínas proapoptóticas: Bcl-2 (13).
En cuanto a
apoptosis e Inmunoterapia, se ha podido demostrar que ésta induce a una
apoptosis de células de la estirpe Th2
según estudios publicados por Guerra
(14,15).
Nuevas
estrategias de tratamiento de eczema atópico y asma
Algunas moléculas efectoras de apoptosis (IFNg, Fas-ligando, TNFa) se
constituyen en posibles dianas del
tratamiento tanto del asma como de
la dermatitis atópica .
En general la modulación de la apoptosis ofrece grandes oportunidades para desarrollo de terapias para
enfermedades con exceso de muerte celular o con defecto, tales como el tratamiento del cáncer, Alzeimer, enfermedades autoinmunes y
esclerosis múltiple.
Bibliografía
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