++
Existe un complejo sistema de información que coordina las funciones de los organismos multicelulares y se lleva a cabo en diferentes niveles, pero se han descrito tres vías básicas de comunicación: a) mediante la secreción de sustancias químicas, hormonas o citocinas, las cuales llevan información a grandes distancias al ser liberadas en la sangre; b) por medio del contacto directo de la superficie celular, lo que quiere decir que existen moléculas enlazadas a la membrana, y c) por intersticios que permiten el intercambio de información por comunicación directa de los citoplasmas contiguos (gap junctions).
++
Mediante los estudios de la biología celular se ha elaborado una compleja nomenclatura con estas tres vías para definir la interacción celular y ha dado como resultado una mezcla de historia, función y estructura. Es claro que pronto debe aparecer una nomenclatura precisa y la investigación proporcionará en breve plazo el conocimiento que permita una síntesis accesible, incluso al lego.
+++
Señales endocrinas, paracrinas y autocrinas
++
Las células transmiten información a distancia mediante el torrente sanguíneo,7 por el que se transportan moléculas mensajeras específicas que son secretadas por células especializadas, las cuales están organizadas a menudo como glándulas. Estas señales se llaman endocrinas y llegan a todas las células del organismo, pero sólo responden a ellas las que cuentan con la estructura necesaria para recibir la señal o para transformarla y retransmitirla (figura 2-3).
++
++
Entre los tejidos cercanos se establece otra comunicación similar por medio de señales “paracrinas” activadas por mediadores; la señal se difunde a cortas distancias y se controla de manera regional. Algunos ejemplos de estas sustancias son las proteínas, fibronectinas y proteoglucanos.
++
No obstante, puede suceder que la liberación exagerada de moléculas paracrinas tenga efectos generales profundos y que actúe a grandes distancias; esto se ha observado con el factor de necrosis tumoral (caquectina), el cual regula el proceso de cicatrización coordinando la acción de los glóbulos blancos como señal paracrina, pero cuando se libera en la corriente sanguínea en altas concentraciones es una de las causas del ataque al estado general de los pacientes.8
++
En contraste con el sistema endocrino, el sistema paracrino no está organizado en glándulas, y los ejemplos típicos de mediadores paracrinos son las citocinas, los eicosanoides, la serotonina y la histamina. Las células son capaces de responder a sus propias secreciones endocrinas con la autorregulación de sus propias funciones; a esto se ha llamado señal “autocrina”: las prostaglandinas parecen actuar de este modo, ya que las producen las células de todos los tejidos y su producción continua es modificada por la acción de otras señales.
+++
Comunicación mediante el sistema nervioso
++
El más elaborado sistema de comunicación en los organismos multicelulares es el sistema nervioso, por medio del cual células altamente especializadas transmiten información a grandes distancias excitando en forma eléctrica a moléculas enlazadas; la información llega a objetivos celulares bien definidos. Las células que son el objetivo específico de algún estímulo se llaman células diana, células destino o células objetivo (target cells).
++
En el caso del estímulo nervioso, las células diana son alcanzadas por señales que se transmiten a gran velocidad por sinapsis (transmisión de impulsos) en la región de comunicación de las prolongaciones celulares. Son verdaderos relevos en los cuales intervienen señaladores que se liberan en el sitio de contacto de las células nerviosas. Dichos señaladores se llaman neurotransmisores (figura 2-4).
++
++
El mecanismo resultante es muy preciso y coordina las diferentes partes del cuerpo con gran velocidad y precisión.
++
En cualesquiera de los casos y al margen del camino del estímulo, ya sea endocrino, autocrino o sináptico, el receptor es una proteína que traduce la señal en información y ésta produce una respuesta específica en la célula diana. La respuesta a las señales químicas puede ser transitoria, de larga duración o, incluso, irreversible. En algunos casos la duración de la respuesta depende de la degradación del mediador. Así, para los neurotransmisores será de milisegundos. En cambio, la respuesta a las hormonas tiroideas y a los esteroides puede persistir por varios días.
+++
Comunicación de superficie o de contacto
++
Hay distintas clases de comunicación celular por contacto directo; una de ellas es el contacto transitorio en el que intervienen moléculas de adhesión. Estas moléculas son proteínas que se unen a receptores específicos en la superficie celular y son parte fundamental en la respuesta inmunitaria. Este contacto no es sólo un proceso para anclar de manera transitoria unas células a otras.
++
Como ya se mencionó, los citoplasmas de las células contiguas se comunican por intersticios de una estructura proteica (channel proteins), los cuales forman verdaderos poros que permiten el paso de moléculas de iones inorgánicos, moléculas segundas mensajeras y metabolitos, como aminoácidos, péptidos, azúcares, nucleótidos y otros que facilitan la colaboración metabólica y la sincronización endocrina. Este medio quizá permite que la eficacia de las células que tienen una función biológica similar sea óptima, como se podría intuir para las células hepáticas.
+++
Mecanismos de transformación de las señales celulares
++
El término transducción siempre genera cierta inquietud en los estudiantes por ser un vocablo de la física muy empleado en electrónica, pero también tiene uso en medicina. Se debe utilizar al referirse a los dispositivos que transforman un efecto físico en otro; por ejemplo, una presión cuantificable en milímetros de mercurio (mmHg) se transforma en una señal eléctrica al pasar por un dispositivo llamado transductor.
++
En el caso de la función celular, las señales recibidas por los transmisores mencionados en los párrafos anteriores son transformadas por lo que, utilizando la terminología actual, se puede decir que son “transducidas” en la célula, y que se genera un cambio en la actividad celular. Todo se efectúa por medio de moléculas proteicas que se ligan una a otra, de ahí su nombre de “ligandos”: por lo general son hormonas o citocinas que se unen a receptores muy específicos de la superficie celular o de su interior.
++
A fin de cambiar la actividad celular o su función, los ligandos, como las hormonas o citocinas, se deben unir a receptores muy específicos que se encuentran en la superficie de la membrana o en el interior de la célula. Por lo general, los ligandos hidrosolubles se unen a receptores superficiales, en tanto que los receptores intracelulares reciben señaladores de naturaleza lipofílica, es decir, que tienen tendencia a unirse con los lípidos, y por esta propiedad atraviesan la membrana con mayor facilidad para unirse con las proteínas receptoras en el interior de la célula. El complejo resultante se transporta al núcleo celular; tal es el mecanismo de comunicación que siguen las hormonas tiroideas, estrógenos, testosterona, vitaminas A y D.
++
Se han identificado varios tipos de proteínas receptoras en la superficie de la membrana celular las cuales, una vez unidas a su ligando, deben transmitir su información para que sea interpretada dentro de la célula. Esto se logra estimulando sistemas que actúan como segundos mensajeros, los cuales regulan la función celular de manera directa o inducen un cambio en la expresión genética. Los más conocidos de estos sistemas segundos mensajeros son el cAMP, el calcio y las cinasas de proteína.
+++
Exocitosis y endocitosis
++
Las proteínas destinadas a ser secretadas lo hacen por medio de vesículas que las transportan y se fusionan con la membrana celular en el proceso llamado exocitosis, cuyo resultado es liberar el contenido de las vesículas e incorporar el interior de la membrana vesicular, que así queda orientado al exterior de la célula y a la membrana celular (figura 2-5).
++
++
El proceso opuesto a la secreción de las macromoléculas es la endocitosis, en la que una parte de la pared celular se invagina para formar una vesícula que contiene los lípidos y las proteínas de la membrana, además del material ingerido.