¿Existe el "citosol"?
¿Qué entendemos por «citosol»? Podemos acordar definir este concepto por negación, es decir, delimitarlo por lo que no es. Así, podríamos aceptar como punto de partida considerar «citosol» a «todo lo que no es membrana ni orgánulo» y, por tanto, a «todo lo que queda entre los espacios membranosos y los orgánulos». A partir de esta definición y teniendo presentes unos básicos conocimientos de la técnica de centrifugación, podemos llegar fácilmente a la definición propuesta por Lardy en 1965: «Citosol es lo que queda como sobrenadante de un homogenado después de centrifugar a 105000 g durante una hora».
He aquí el interesante experimento que se llevó a cabo para aislar el citosol. Si se permite que un cultivo en suspensión de Euglena se disponga en un gradiente de sacarosa, las células resisten una sesión de ultracentrifugación a 105000 g durante una hora sin ser destruídas. En poco tiempo, las células alcanzan el nivel correspondiente a su propia densidad y allí permanecen. Al cabo de la hora, en cada célula individual de Euglena sus componentes quedan estratificados por densidad en seis capas. La capa inferior corresponde al principal material de reserva de estas células, el paramilo. Las capas II, III y IV corresponden a los diferentes orgánulos y estructuras membranosas. Así pues, la capa sobrenadante V debería se lo que hemos denominado «citosol», sobre el cual flota la capa VI de componentes grasos. Pues bien, a esa capa V se le aplicaron diecinueve ensayos distintos de detección de enzimas «citosólicas» y no se obtuvo en dicha fase soluble ningún tipo de actividad enzimática. Es decir, ese «líquido intersticial» no contenía enzimas.El resultado de este experimento parece dejar aclarado que no hay nada especial y característico que debamos denominar «citosol». El citosol no existe. M.A.M.
Embarazadas: Más informadas que ayer pero menos que mañana
Las estadísticas sociológicas de los países industrializados nos advierten acerca de la existencia de un retraso cada vez mayor en la toma de decisión por parte de las parejas de tener descendencia. Este retraso trae consigo un distanciamiento progresivo entre la edad biológica idónea para concebir y gestar los hijos por parte de la madre (en torno a los veinte años) y la edad social en la que una situación laboral y personal cómoda y segura permite dar este paso con tranquilidad. La consecuencia es que cada vez las mujeres se quedan embarazadas con una edad más avanzada, lo que aumenta exponencialmente las probabilidades de fallos meióticos en el proceso de formación de los óvulos. Uno de estos fallos, quizás el más temido por parte de los futuros padres, consiste en deficiencias en la separación de las dos cromátidas del par 21 durante la meiosis II, por lo que se forma un óvulo con doble representación de este par mientras que el corpúsculo polar carece de ella. Este proceso, aunque no con la misma tasa de incidencia, es extrapolable al proceso de espermatogénesis, por lo que también pueden existir espermatozoides portadores de esta anomalía cromosómica. Si es un gameto de este tipo el que interviene en el proceso de fecundación, la representación del cromosoma 21 en el cigoto será triple. Las consecuencias, de sobra conocidas por todos, se resumen en una serie de deficiencias reunidas bajo la denominación de síndrome de Down.
Hasta hace muy poco, la única forma de detectar precozmente un síndrome de Down, al igual que cualquier otro tipo de aneuploidía, era la práctica de una amniocentesis. Esta técnica consiste, básicamente, en la punción de la bolsa amniótica del feto gracias a una pipeta muy fina que introduce el ginecólogo a través de la pared abdominal de la madre gestante. El pequeño volumen de líquido amniótico aspirado suele llevar células resultantes de la descamación epitelial del feto, células que se tratan convenientemente en el laboratorio para la obtención de su cariotipo.
La técnica, aparentemente fácil, no está exenta de riesgos. Muy por el contrario, un movimiento brusco del feto puede desencadenar una lesión del mismo cuya trascendencia va a estar directamente relacionada con la zona afectada. Es por ello por lo que muchos ginecólogos se niegan a practicarla. Algunos se decantan por la toma de una muestra de vellosidad corial. Las ventajas en relación a la amniocentesis estriban en la posibilidad de obtener muestras correctas para la biopsia a partir de la 9ª semana de gestación, en contraposición a las trece que requiere una amniocentesis tradicional. Sea cual fuere la muestra obtenida, las células fetales son procesadas para la obtención de su cariotipo de una forma tradicional o recurriendo a técnicas de hibridación in situ sobre la muestra.
En ambos casos hablamos de técnicas muy complejas, consecuentemente caras y presuntamente peligrosas para la madre y/o el feto. Es por ello por lo que un número considerable de grupos de investigación intentaron solucionar este problema, abordando el mismo desde perspectivas muy diferentes. Una de ellas se centró en la búsqueda estadística de posibles correlaciones entre parámetros séricos de la madre alterados patológicamente y anomalías en el desarrollo del feto. Los trabajos realizados a este respecto por Bogart y Cuckle [Bogart,Prenatal Diagnosis, 7: 627 (1987); Cuckle, An. J. Hum. Genet., 45: 980 (1989); Cuckle, Br. Med. J., 297: 885 (1988)] abrieron una nueva posibilidad en el mundo del diagnóstico prenatal. Estos autores centraron sus investigaciones en la gonadotrofina coriónica (HGC) y en la alfa fetoproteína (AFP). La HCG es una hormona glucoproteica formada por el sincitiotrofoblasto durante la gestación normal y su detección en la orina materna es la base de los test de embarazo que rutinariamente se llevan a cabo en los laboratorios clínicos. La HCG está compuesta de dos subunidades, la alfa y la beta, que son polipéptidos con cadenas hidrocarbonadas unidas. Dado que la subunidad alfa es idéntica a las existentes en varias hormonas hipofisarias (hormona luteinizante y hormona foliculoestimulante) la subunidad que se toma como objetivo a detectar por los inmunoanálisis es la beta. La AFT, por su parte, es un producto similar a la albúmina del saco vitelino y del hígado fetal. Su concentración normal, en torno a los 20 ng/ml, aumenta hasta los 300 mg/dl en estado de gestación.
Las alteraciones en la concentración de estos parámetros tradicionalmente se han asociado con molas hidatidiformes, coriocarcinomas y tumores trofoblásticos (en el caso de la b-HCG), o con retrasos del crecimiento del feto y de muerte neonatal.
Bogart y Cuckle propusieron, tras un exhaustivo análisis estadístico de todos los parámetros que se podían analizar en la sangre materna, que los valores AFP y b-HCG obtenidos entre la decimocuarta y decimoctava semanas de gestación podían ser la solución más clara y sencilla para realizar un acertado diagnóstico prenatal, siempre y cuando es estudiaran de una forma conjunta.
La información así obtenida puede dar lugar a tres tipos de lecturas simplificadas:
Hasta hace muy poco, la única forma de detectar precozmente un síndrome de Down, al igual que cualquier otro tipo de aneuploidía, era la práctica de una amniocentesis. Esta técnica consiste, básicamente, en la punción de la bolsa amniótica del feto gracias a una pipeta muy fina que introduce el ginecólogo a través de la pared abdominal de la madre gestante. El pequeño volumen de líquido amniótico aspirado suele llevar células resultantes de la descamación epitelial del feto, células que se tratan convenientemente en el laboratorio para la obtención de su cariotipo.
La técnica, aparentemente fácil, no está exenta de riesgos. Muy por el contrario, un movimiento brusco del feto puede desencadenar una lesión del mismo cuya trascendencia va a estar directamente relacionada con la zona afectada. Es por ello por lo que muchos ginecólogos se niegan a practicarla. Algunos se decantan por la toma de una muestra de vellosidad corial. Las ventajas en relación a la amniocentesis estriban en la posibilidad de obtener muestras correctas para la biopsia a partir de la 9ª semana de gestación, en contraposición a las trece que requiere una amniocentesis tradicional. Sea cual fuere la muestra obtenida, las células fetales son procesadas para la obtención de su cariotipo de una forma tradicional o recurriendo a técnicas de hibridación in situ sobre la muestra.
En ambos casos hablamos de técnicas muy complejas, consecuentemente caras y presuntamente peligrosas para la madre y/o el feto. Es por ello por lo que un número considerable de grupos de investigación intentaron solucionar este problema, abordando el mismo desde perspectivas muy diferentes. Una de ellas se centró en la búsqueda estadística de posibles correlaciones entre parámetros séricos de la madre alterados patológicamente y anomalías en el desarrollo del feto. Los trabajos realizados a este respecto por Bogart y Cuckle [Bogart,Prenatal Diagnosis, 7: 627 (1987); Cuckle, An. J. Hum. Genet., 45: 980 (1989); Cuckle, Br. Med. J., 297: 885 (1988)] abrieron una nueva posibilidad en el mundo del diagnóstico prenatal. Estos autores centraron sus investigaciones en la gonadotrofina coriónica (HGC) y en la alfa fetoproteína (AFP). La HCG es una hormona glucoproteica formada por el sincitiotrofoblasto durante la gestación normal y su detección en la orina materna es la base de los test de embarazo que rutinariamente se llevan a cabo en los laboratorios clínicos. La HCG está compuesta de dos subunidades, la alfa y la beta, que son polipéptidos con cadenas hidrocarbonadas unidas. Dado que la subunidad alfa es idéntica a las existentes en varias hormonas hipofisarias (hormona luteinizante y hormona foliculoestimulante) la subunidad que se toma como objetivo a detectar por los inmunoanálisis es la beta. La AFT, por su parte, es un producto similar a la albúmina del saco vitelino y del hígado fetal. Su concentración normal, en torno a los 20 ng/ml, aumenta hasta los 300 mg/dl en estado de gestación.
Las alteraciones en la concentración de estos parámetros tradicionalmente se han asociado con molas hidatidiformes, coriocarcinomas y tumores trofoblásticos (en el caso de la b-HCG), o con retrasos del crecimiento del feto y de muerte neonatal.
Bogart y Cuckle propusieron, tras un exhaustivo análisis estadístico de todos los parámetros que se podían analizar en la sangre materna, que los valores AFP y b-HCG obtenidos entre la decimocuarta y decimoctava semanas de gestación podían ser la solución más clara y sencilla para realizar un acertado diagnóstico prenatal, siempre y cuando es estudiaran de una forma conjunta.
La información así obtenida puede dar lugar a tres tipos de lecturas simplificadas:
- Si los niveles séricos de AFP y b-HCG son normales, en principio no se esperará ninguna anomalía asociada a trisomías del par 21.
- Si la concentración de AFP en el suero materno aparece muy disminuida a la vez que la fracción b-HCG lo hace de una forma muy aumentada, estaremos inmersos en la zona de la curva donde la probabilidad de tener un feto afectado de síndrome de Down será muy alta.
- Por último, una concentración de AFP sérica muy elevada ha sido correlacionada por estos autores con anomalías en los procesos de cierre del tubo neural (DNT). De hecho, estos autores demostraron que los temidos procesos de anencefalias y meningomioceles son tanto más graves cuanto mayor es el nivel de AFP en suero materno y líquido amniótico.
Radicales libres: no siempre perjudiciales
Desde hace más de 30 años los científicos conocen un fenómeno que se produce en fagocitos ante la presencia de bacterias, éstos experimentan un rápido incremento en el consumo de oxígeno, fenómeno que fue llamado "estallido respiratorio" (oxidative burst). Con el paso del tiempo se fueron dilucidando sus bases moleculares y actualmente este término se considera inadecuado pues dicho incremento en el consumo de oxígeno no se corresponde con un aumento de la tasa respiratoria sino que se produce en la superficie celular, donde se usa el oxígeno extracelular para producir especies reactivas de oxígeno (ROS).
Posteriormente a su descubrimiento en fagocitos, se observó en otros tipos celulares incluidos células vegetales y oocitos fertilizados. Todos los tipos celulares que comparten este fenómeno producen una gran antidad de radicales libres de forma localizada y en un breve periodo de tiempo realizando una función común: la defensa [Henderson and Chappell,Biochem. Biophysic Acta 1273: 87 (1996); Wjtaszek, Biochem. J. 322: 681 (1997)].
El responsable principal de este fenómeno es un complejo enzimático de membrana plasmática, la NADPH oxidasa, que reduce el NADPH citosólico a NADP+ con la conomitante liberación de radical superóxido. En solución los radicales superóxido son rápidamente convertidos en H2O2 que a su vez genera radicales hidroxilo. Los tres compuestos son muy reactivos pudiendo dañar proteínas, lípidos y ácidos nucleicos.
Actualmente se conoce perfectamente este complejo enzimático, habiéndose clonado y secuenciado sus componentes en neutrófilos.
Cuando la célula se encuentra en ausencia de agentes patógenos el complejo se encuentra desensamblado, y por tanto inactivo, constando de un citocromo b de membrana formado por dos subunidades ( p2phox y gp91phox), un canal de H+ transmembranal y dos proteínas citosólicas solubles ( p67phox p47phox). En presencia de un agente patógeno el complejo NADPH oxidasa se ensambla: las proteínas p67 y p47 se traslocan a la membrana junto con otras proteínas auxiliares, p40 y rac2 (este último es un miembro de la familia de proteínas pequeñas que ligan GTP). Este proceso es muy rápido y tiene como resultado el complejo NADPH oxidasa activo.
Aquellos individuos en los que el complejo NADPH oxidasa no es funcional presentan una elevada tendencia a infecciones bacterianas y fúngicas, síndrome llamado granulomatosis crónica.
Como queda dicho, el estallido respiratorio no es un sistema de defensa exclusivo de mamíferos sino que se encuentra en peces, insectos y plantas.
La primera referencia que se tiene de su actuación en plantas data de 1983 cuando se observó el fenómeno in vitro tras inocular a tubérculos de patata cepas incompatibles dePhytophtora infestanns [Doke, Physiol. Plant Patol. 23: 345 (1983)]. Con el tiempo se han ido acumulando evidencias de la existncia de un sistema homólogo a la NADPH oxidasa de neutrófilos en plantas; de hecho, muy recientemente se ha clonado en plantas una proteína homóloga a la gp91phox.
Un caso particular de estallido respiratorio es el que se describió en oocitos de erizos de mar durante la fecundación. No es un mecanismo de defensa propiamente dicho, pero se le puede considerar como ta en un sentido amplio pues defiende al oocito de la poliespermia. La llegada del primer espermatozoide es el estímulo desencadenante del ensamblado del complejo NADPH oxidasa que rápidamente libera especies reactivas de oxígeno que participan en la reacción de entrecruzamiento de O-O ditiroxina de polipéptidos cercanos de la membrana pelúcida,dando lugar a una barrera que impide la entrada de nuevos espermatozoides.
Posteriormente a su descubrimiento en fagocitos, se observó en otros tipos celulares incluidos células vegetales y oocitos fertilizados. Todos los tipos celulares que comparten este fenómeno producen una gran antidad de radicales libres de forma localizada y en un breve periodo de tiempo realizando una función común: la defensa [Henderson and Chappell,Biochem. Biophysic Acta 1273: 87 (1996); Wjtaszek, Biochem. J. 322: 681 (1997)].
El responsable principal de este fenómeno es un complejo enzimático de membrana plasmática, la NADPH oxidasa, que reduce el NADPH citosólico a NADP+ con la conomitante liberación de radical superóxido. En solución los radicales superóxido son rápidamente convertidos en H2O2 que a su vez genera radicales hidroxilo. Los tres compuestos son muy reactivos pudiendo dañar proteínas, lípidos y ácidos nucleicos.
Actualmente se conoce perfectamente este complejo enzimático, habiéndose clonado y secuenciado sus componentes en neutrófilos.
Cuando la célula se encuentra en ausencia de agentes patógenos el complejo se encuentra desensamblado, y por tanto inactivo, constando de un citocromo b de membrana formado por dos subunidades ( p2phox y gp91phox), un canal de H+ transmembranal y dos proteínas citosólicas solubles ( p67phox p47phox). En presencia de un agente patógeno el complejo NADPH oxidasa se ensambla: las proteínas p67 y p47 se traslocan a la membrana junto con otras proteínas auxiliares, p40 y rac2 (este último es un miembro de la familia de proteínas pequeñas que ligan GTP). Este proceso es muy rápido y tiene como resultado el complejo NADPH oxidasa activo.
Aquellos individuos en los que el complejo NADPH oxidasa no es funcional presentan una elevada tendencia a infecciones bacterianas y fúngicas, síndrome llamado granulomatosis crónica.
Como queda dicho, el estallido respiratorio no es un sistema de defensa exclusivo de mamíferos sino que se encuentra en peces, insectos y plantas.
La primera referencia que se tiene de su actuación en plantas data de 1983 cuando se observó el fenómeno in vitro tras inocular a tubérculos de patata cepas incompatibles dePhytophtora infestanns [Doke, Physiol. Plant Patol. 23: 345 (1983)]. Con el tiempo se han ido acumulando evidencias de la existncia de un sistema homólogo a la NADPH oxidasa de neutrófilos en plantas; de hecho, muy recientemente se ha clonado en plantas una proteína homóloga a la gp91phox.
Un caso particular de estallido respiratorio es el que se describió en oocitos de erizos de mar durante la fecundación. No es un mecanismo de defensa propiamente dicho, pero se le puede considerar como ta en un sentido amplio pues defiende al oocito de la poliespermia. La llegada del primer espermatozoide es el estímulo desencadenante del ensamblado del complejo NADPH oxidasa que rápidamente libera especies reactivas de oxígeno que participan en la reacción de entrecruzamiento de O-O ditiroxina de polipéptidos cercanos de la membrana pelúcida,dando lugar a una barrera que impide la entrada de nuevos espermatozoides.
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