Comunicación de la célula


Es fácil pensar en la necesidad de comunicación entre las células de distintos tejidos, órganos o sistemas de nuestro organismo; se requieren estructuras encargadas de regular las funciones de muchos órganos y tejidos. No nos cuesta trabajo imaginar, por ejemplo, la función del sistema nervioso central, como una especie de sistema de gobierno que centralice e influya o maneje las funciones de muchos otros órganos. Sin embargo, nuestro organismo representa uno de los estadios más evolucionados que existen en la naturaleza, pero este grado de complicación enorme debe de haber surgido originalmente de la asociación de organismos unicelulares que poco a poco fueron desarrollando la capacidad de asociarse y de comunicarse.
Algunos estudios realizados nos muestran que ni siquiera es necesario que exista la formación de organismos pluricelulares en el sentido estricto de la palabra para que haya comunicación entre distintas células. Existe un microorganismo llamado Dictyostelium discoideum que es unicelular, pero en ciertas condiciones distintas células que representan realmente organismos diferentes, por alguna razón se reúnen y forman grupos o cúmulos de células que empiezan a funcionar como una especie de colonia (Figura 39). Todo parece indicar que fuera de la comunicación inicial, que parece tener como finalidad la agrupación de las células, una vez que se ha formado esta especie de colonia no hay ninguna otra manifestación clara de intercomunicación. Es claro en este caso que, ante condiciones adversas, la asociación de grandes números de células les ofrece mayores posibilidades de sobrevivencia; simplemente, cuando se agota el alimento, algunas de las células pueden proceder a formar esporas, formas de vida latente, resistente a la falta de alimentos y otros materiales necesarios para su desarrollo y crecimiento. La formación de esporas por parte de algunas de las células se lleva a cabo gracias a que otros miembros de la colonia se sacrifican a su vez para proporcionar los materiales que aseguren al final la sobrevivencia de la especie. 

Figura 39. El comportamiento "social" de Dictyostelium discoideum. Al agotarse el alimento, los individuos se asocian en grupos. Esto les permite formar un esporangio y esporas que aseguren su sobrevivencia. 
Todo el mecanismo tiene como punto de partida un sistema de comunicación según el cual una célula es capaz de segregar una sustancia al medio, y es así que atrae a otras y da como resultado que luego se mantengan juntas. Este mecanismo, que nos puede parecer extremadamente sencillo, representa sin embargo una serie larga de pasos que podríamos imaginar al menos de la manera siguiente (Figura 40): 

Figura 40. Generación de un mensaje y recepción en la comuncación celular. La célula emisora también obedece a algún estímulo o condición del medio para emitir una señal. 
1) Las células deben contar con sistemas de detección para responder a ciertas condiciones con el envío de la señal de comunicación.
2) Estos sistemas de detección luego deben dar una señal interna para que se sintetice o produzca la molécula mensajera que se debe enviar a otras células.
3) Se inicia la síntesis de la sustancia en el interior de la célula, gracias a la existencia de enzimas y materiales adecuados.
4) La sustancia debe movilizarse hacia la membrana y luego expulsarse al exterior por un sistema especial.
5) La célula receptora debe tener moléculas en su superficie para detectar la presencia de esta sustancia o "mensaje".
6) Una vez recibido el mensaje, la célula receptora debe contar con un complejo sistema para interpretarlo primero y luego para modificar su conducta.
7) Finalmente, una vez captado el mensaje o señal, la célula receptora debe tener capacidad para destruirlo y evitar que continúe modificando indefinidamente su conducta.
En el caso del Dictyostelium, se ha llegado a aislar la molécula que es relativamente sencilla, y recibe el nombre de AMP cíclico (CAMP), que se produce a partir del ATP, que ya conocemos, gracias a una enzima a la que se le ha llamado ciclasa, y se degrada gracias a otra, llamada fosfodiesterasa (Figura 41). Ha sido posible provocar la respuesta de células aisladas de Dictyostelium agregando una pequeñísima gota de esta sustancia con un capilar muy fino. Se observa que una célula sometida a este estímulo inicia luego un movimiento amiboideo hacia donde se encuentra la sustancia. 

Figura 41. El AMP cíclico, su producción y su degradación. Hay una enzima regulada por las señales externas que produce esta sustancia. Una vez cumplida su misión como mensajero interno o segundo mensajero, el AMP cíclico es destruido por una enzima especial. 
El ejemplo de la señal química que da lugar al desplazamiento de células de Dictyosteliumes probablemente sólo un caso sencillo y primitivo de intercomunicación celular, en la cual una célula modifica el comportamiento de otra igual, emitiendo o segregando una sustancia al medio en donde se encuentran ambas. Es claro que éste es un sistema que requiere, por una parte, de la participación de la membrana de la célula que emite la señal, pues el fenómeno de secreción es esencialmente membranal, y de otro fenómeno, también membranal, que consiste en la recepción y procesamiento de la señal recibida, para que posteriormente ésta se convierta en una modificación del comportamiento de la célula receptora.
LA COMUNICACIÓN ENTRE CÉLULAS VECINAS
Hay células que, no obstante encontrarse juntas en un órgano protegido, están aisladas por su membrana y no se comunican entre sí más de lo que lo harían células distantes. Hay órganos en los cuales las células se encuentran bien separadas por sus membranas, y fuera del intercambio que puede haber de ciertas sustancias, no puede hablarse estrictamente de un sistema de comunicación entre ellas. Este es el caso de muchos órganos en los cuales las células se encuentran agrupadas constituyéndolos, pero no tienen mecanismos de comunicación ni mucho menos sistemas como el antes mencionado, en el que la producción de una sustancia por parte de una de ellas sea capaz o esté diseñada para modificar el comportamiento de la otra.
En el otro extremo hay células que forman lo que se llama un sincicio, en las cuales no hay realmente una membrana entre ellas, y puede hablarse más bien de células multinucleadas, que de diferentes células. Esto se observa en algunos epitelios o en las prolongaciones de algunos hongos. Como en el caso de células que prácticamente comparten el mismo medio interno y están en todo caso sujetas todas a las modificaciones o señales que les lleguen del medio externo, pero estas células no forman ni requieren, mucho menos, de señales para comunicarse unas con otras, dado que el citoplasma de una es el citoplasma de la otra (Fig. 42). 

Figura 42. Micrografía de un sincicio. Cortesía del Dr. A. Cárabez, Instituto de Fisiología Celular, UNAM.
Hay tal vez un caso intermedio en el cual algunas células se comunican entre sí por medio de orificios o canales, que reciben el nombre de uniones permeables, y que permiten el paso de materiales de tamaño pequeño, con pesos moleculares hasta de 1 000 o 1 500 daltones (un dalton es la unidad de masa en las moléculas; el átomo de hidrógeno tiene una masa de un dalton). Sin embargo, estas comunicaciones parecen representar más bien mecanismos para intercambiar materiales y equilibrar sus concentraciones tratándose de sustancias que son comunes a todas las células. El sistema parece representar un mecanismo para que el funcionamiento de las células sea más uniforme habiendo una conexión física entre sus materiales.
Este tipo de relaciones entre las células de ninguna manera representa sistemas especializados de comunicación, concebida como el envío de señales de unas a otras, sino simplemente diversos mecanismos para intercambiar materiales, muchos de los cuales pudieran considerarse como nutritivos. Realmente puede hablarse de intercomunicación celular en los casos en que una célula es capaz de enviar una señal y modificar el comportamiento o la función de otra más o menos lejana. Existe inclusive el caso de células con un elevadísimo grado de especialización en este sentido, que son las células nerviosas, en las cuales no hay lejanía estrictamente, pues las células establecen contacto unas con otras a través de prolongaciones muy largas, que se llaman axones. Sin embargo, estas células sí pueden llevar señales a través de distancias que pudiéramos considerar enormes, no obstante que se encuentran en contacto a través de esas prolongaciones, tomando en cuenta el tamaño mismo de ellas. Puede haber axones extremadamente largos, y las señales son capaces de viajar distancias hasta de muchos centímetros, que son enormes si se piensa en las dimensiones de las células mismas.
Sin embargo, en ambos casos, ya sean células lejanas que se ponen en contacto a través de prolongaciones que pueden ser muy largas, o células entre las cuales median distancias de miles o millones de veces sus propias dimensiones, el elemento común de comunicación consiste en que una de ellas emite una sustancia al medio en que se encuentra. Ésta, al llegar a la otra célula, encuentra un receptor que es capaz de reconocerla entre muchísimas otras. Finalmente, al unirse la molécula que pudiéramos llamar mensajera con su receptor, la unión de lugar a una modificación en el comportamiento o función de la célula receptora. Las modificaciones en el funcionamiento de las células receptoras pueden ser extremadamente diversas; por ejemplo, las moléculas de epinefrina producidas en las glándulas suprarrenales que se encuentran localizadas sobre ambos riñones de los animales o los humanos, al llegar al hígado dan como resultado la liberación de una cantidad importante del azúcar glucosa a la sangre del individuo mediante una serie de procesos más o menos complicados. Por otra parte, la terminación nerviosa que viene desde el sistema nervioso central con una serie de relevos, y que llega a una fibra muscular, al liberar en una zona especial de ésta unas cuantas moléculas de la sustancia llamada acetilcolina, da lugar a que se contraiga. Estos son sólo dos casos de las modificaciones que podemos observar del comportamiento de una célula mediante una señal que le envía otra.

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