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do el número de divisiones mitóticas es superior a la veloci- dad de la muerte celular. Por el contrario, cuando la muerte celular no se compensa por un número equivalente de divi- siones celulares, las estructuras implicadas experimentan una regresión y pueden llegar a desaparecer. Esta involución puede darse en condiciones normales, como el envejecimien- to o en algunas etapas del desarrollo embrionario, durante el que se forman algunas estructuras que, posteriormente, sufren procesos de regresión hasta desaparecer en el adulto. También se da en situaciones patológicas. Por tanto, para comprender el desarrollo y el mantenimiento de un organismo es tan importante estudiar los mecanismos que regulan el creci- miento como los que dirigen la muerte celular. Se han descrito dos tipos básicos de muerte celular, que se diferencian por su regulación, por los mecanismos bioquí- micos implicados y por criterios morfológicos. La apoptosis es un tipo de muerte celular controlado y dirigido genética- mente, que normalmente tiene una función biológica precisa. Se denomina también muerte celular programada y es una parte esencial del desarrollo. Por contraposición, la necrosis es normalmente un proceso accidental originado por causas externas a la célula, como agresiones físicas o químicas gra- ves. La necrosis no parece cumplir ninguna función fisioló- gica y, normalmente, afecta a masas celulares dentro de un tejido, más que a células individuales. Normalmente, las cau- sas que determinan la apoptosis o la necrosis celular son diferentes, aunque en algunos casos, como el estrés oxidati- vo, el mismo tipo de estímulo nocivo puede conducir a los dos tipos de muerte celular, dependiendo de su intensidad (Recuadro 27-2). Los cambios morfológicos característicos de la apoptosis incluyen pérdida de la asimetría y de la capacidad de adhe- sión de la membrana plasmática, condensación del citoplas- ma y del núcleo, y rotura internucleosomal del ADN. Las alteraciones en la membrana plasmática son uno de los acon- tecimientos más tempranos y parecen relacionarse con una translocación del fosfolípido fosfatidilserina (PS) desde la cara interna de la bicapa lipídica hasta la externa. El aumen- to de la PS expuesta al medio extracelular determina una mayor unión de anexina V, una proteína ligante de fosfolípi- dos con alta afinidad por PS. La unión de anexina V precede a la pérdida de integridad de la membrana, que se produce en las etapas finales del proceso. Entonces, la célula se frag- menta dando lugar a los denominados cuerpos apoptóticos, que son rápidamente fagocitados por células vecinas o por macrófagos, sin que se produzca inflamación ni daño de las 478 | Biología molecular y celular Recuadro 27-2. EL ESTRÉS OXIDATIVO Y LA MUERTE CELULAR La apoptosis y la necrosis suelen consi- derarse procesos mutuamente excluyen- tes, pero en la práctica puede resultar difícil distinguirlas, ya que es posible encontrar simultáneamente células apop- tóticas y necróticas en un mismo tejido. Además, en algunos casos, un mismo tipo de estímulo nocivo puede desen- cadenar uno u otro tipo de muerte celu- lar, en función de su intensidad. Un ejemplo es el daño oxidativo debido a la producción de especies de oxígeno reactivas en las mitocondrias. Cuando este tipo de estrés oxidativo es intenso, la célula afectada puede morir por necrosis, mientras que un nivel de daño más moderado suele inducir preferen- temente la apoptosis, por activación de caspasas. Sin embargo, las caspasas son cisteína proteasas y, como tales, dependen del estado de oxidación de los residuos críticos de cisteína. Por ello, condiciones oxidantes como las que pueden aparecer como consecuen- cia de un estrés oxidativo alto, pueden inhibir, paradójicamente, las mismas caspasas que se activarían por un estrés más moderado. La inactivación de las caspasas produce un bloqueo de la apoptosis, lo que favorece la muerte celular por necrosis. Uno de los mediadores posibles de esta «elección» entre muerte celular por necrosis o por apoptosis es la poli(ADP- ribosa) polimerasa (PARP). Esta enzi- ma participa en procesos de reparación del ADN y en la regulación de la trans- cripción. Al parecer, estas funciones dependen de su capacidad de disminuir el grado de condensación de la cromati- na. La apertura de la cromatina facilita- ría el acceso de enzimas reparadoras y de la maquinaria transcripcional. La PARP se activa por estrés oxidativo, y su actividad consume grandes cantida- des de NAD+. Lógicamente, la célula responde intentando reponer el NAD+ consumido, lo que supone un gasto energético muy elevado, que compro- mete las reservas de ATP intracelular. En condiciones de estrés oxidativo moderado, la PARP se activa inicial- mente, pero recordemos que esta enzi- ma es uno de los sustratos intracelulares de caspasas. Por eso, la activación sub- siguiente de la cascada proteolítica de las caspasas acaba por reducir la activi- dad PARP, lo que a su vez evita la deple- ción del ATP o, mejor dicho, posibilita el uso del ATP remanente para ejecutar el programa apoptótico, que es dependien- te de energía. Sin embargo, cuando el estrés oxidativo es lo suficientemente elevado, las caspasas resultan inhibidas, por lo que no llegan a revertir la activa- ción de PARP. La apoptosis no puede producirse, y la consecuencia del consu- mo rápido e intenso de ATP, que acaba por agotar las reservas de energía celula- res, no puede ser otra que la muerte por necrosis. 27 Capitulo 27 8/4/05 11:58 Página 478
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