Tipos de células

Las células ciliadas son aquellas que poseen cilios. Los cilios son prolongaciones cilíndricas delgadas que se proyectan desde la superficie de la célula, están formadas por microtúbulos delcitoesqueleto envueltos por la membrana ciliar.

Los cilios móviles forman parte del epitelio del aparato respiratorio, del epéndimo o del aparato reproductor,¹ mientras que los primarios se hallan virtualmente en cualquier tipo celular, comoosteocitos, túbulo renal, fibroblastos y neuronas.

Las células ciliadas están implicados en las funciones más diversas. Los cilios móviles intervienen en la propulsión de organismos unicelulares, y en la de algunos pluricelulares, como los platelmintos. En los organismos superiores, están implicados en la limpieza de las vías respiratorias, el desplazamiento de los gametos y contribuyen a regular el balance hídrico en losórganos excretores, la circulación de fluidos en la cavidad celómica, el sistema nervioso, el filtrado de partículas en las branquias. Los cilios sensoriales contribuyen al reconocimiento de individuos compatibles en el apareamiento de protistas, mecanorrecepción en artrópodos, geotaxis en moluscos, reconocimiento y anclaje al hospedador en protistas parásitos y quimiorrecepción en vertebrados.

Las células ciliadas se denominan así porque en su polo apical (placa cuticular) en contact avec l'endolymphe, tienen un centenar de estereocilios colocados en 3 hileras de tallas diferentes. El resto de la célula está localizado en el compartimento perilinfático (corte transversal). Esquematicamente, los dos tipos celulares, células ciliadas internas (CCIs) y externas (CCEs), difieren por la forma de su cuerpo celular (en pera para la CCI y perfectamente cilíndrico para la CCE) y por la ordenación de los estereocilios (en línea o empalizada para la CCI y en W para la CCE). Las células ciliadas también se distinguen por su diferente tipo de conexión con el sistema nervioso central (ver página).

CÉLULAS CILIADAS: GENERALIDADES

En el ser humano, existen alrededor de unas 3.500 CCIs y unas 12.500 CCEs, número muy escaso si se compara con los millones de foto - y/o quimio receptores. Por otra parte, las célules ciliadas comparten con las neuronas la propiedad de realizar la mitosis terminal antes de diferenciarse. En otras palabras, su número definitivo queda fijado mmuy precozmente en el curso del desarrollo (a las 10 semanas de gestación en el ser humano). De hecho, en los mamíferos, las célules ciliadas que sufran daños después de este periodo no podrán ser reemplazadas.

Representación esquemática de una CCI y de una CCE

CCI

CCE

1. Núcleo, 2. Estereocílios, 3. Placa cuticular, 4. Nervio auditivo (neurona de tipo I), 5. Fibra eferente lateral, 6. Fibra eferente medial, 7. Nervio auditivo (neurona de tipo II)

Organización de los estereocílios

M Lenoir La organización de los estereocílios de la CCI es casi lineal

M Lenoir Los estereocílios de la CCE tienen una organización en "W"

En ambos casos, se identifican 3 hileras de estereocilios de tamaño grande, mediano y pequeño implantados en una placa cutícular lisa y conectados entre sí por diferentes tipos de puentes apicales y laterales. La superficie de las células vecinas, que las rodean, presenta numerosas microvellosidades de pequeño tamaño. Escala: 3 micras

R Pujol

En las cócleas de los mamíferos cada célula ciliada está provista de un centenar de estereocilios colocados en 3 hileras de tamaño creciente.

Varios tipos de puentes sirven para unir los distintos estereocilios. Los puentes apicales o "tip-links", implicados directamente en la mecano-transducción, y numerosos puentes transversales. Se puede ver a la izquierda (a microscopía electrónica de transmisión), una densificación de la membrana claramente visible en el ápex del cilio más corto, en el punto (flecha roja) donde se ancla el puente apical. También se distingue un anclaje lateral (flecha azul). Observe los filamentos de actina en el interior de los estereocilios.

TRANSDUCCIÓN MECANOELÉCTRICA

El estereocilios de las células sensoriales son el lugar de la transducción mecano-eléctrica, es decir, de la transformación de la vibración del sonido en el mensaje nervioso que puede ser interpretado por el cerebro. El mecanismo de esta transducción es similar para ambos tipos de células sensoriales.
 La despolarización de las células ciliadas está vinculada a la apertura de canales catiónicos, probablemente ubicados en la parte superior de la estereocilios. Los puentes apicales que existen entre los estereocilios permiten la apertura simultánea de estos canales que dejan pasar el potasio (K +). El gradiente de K+ se debe a la composición de la endolinfa, que es muy rica en este elemento. 

Animación El desplazamiento de los cilios hacia la estría vascular (a la derecha) abre los canales catiónicos: entonces entra potasio (K+) y la célula ciliada se despolariza. El cierre de los canales de K + se produce antes de que los cilios vuelven hacia el modiolo (a la izquierda). Se cree que el extremo superior de los "puentes entre los ápex de los cilios" se desliza hacia abajo debido a un mecanismo activo vinculado a la entrada de calcio y a la activación de una miosina (Myo-IBET) que existe a este nivel. Se trata de un mecanismo de adaptación que permite que los ciclos de estimulación se sucedan rápidamente.

Las células embrionarias de riñon humano 293, también conocidas como HEK 293, HEK-293 o, de forma menos precisa, células HEK, son una linea celular proveniente de células de riñón de embrión humano. Estas células son muy sencillas de cultivar y se transfectan fácilmente, por lo que se han usado ampliamente durante muchos años para la investigación en biología celular. Además, se utilizan tambien en la industria biotecnológica para producir virus y proteínas para terapia génica.

Origen

Las HEK-293 se generaron en 1973 por transformación de cultivos de riñon embrionario humano normal con DNA de adenovirus 5 en el laboratorio holandés Alex van der Eb's. Las células embrionarias de riñon fueron obtenidas por un feto aparentemente sano abortado de forma legal bajo la ley alemana. La identidad de la madre y la razón del aborto son desconocidas.¹  Las células fueron originalmente cultivadas por el propio Van der Eb, y la transformación con adenovirus fue realizada por Frank Graham, en ese entonces realizando un post-doc en el laboratorio de Van der Eb. Este procedimiento fue publicado en 1977 después de que Graham abandonara el laboratorio para ir a la universidadMcMaster en Canadá.²  El número 293 proviene del hábito de Graham de numerar sus experimentos, y este clon celular simplemente fue un producto de su experimento número 293. Es interesante remarcar que Graham realizó la transformación en ocho ocasiones y solo consiguió un clon de células que se podían cultivar durante varios meses. Después de adaptar las células desde este clon finalmente consiguió desarrollar la linea estable HEK 293.

El análisis subsiguiente ha mostrado que la transformación se consiguió por un una inserción de ~4.5 kilobases del brazo izquierdo del genoma viral, que estaba incorporado al cromosoma humano 19.³

Durante muchos años se ha asumido que las células HEK 293 se generaron por la transformación de fibroblastos, endotelio o epiteliales, todas ellas abundantes en riñon. De cualquier manera, la transformación original con el adenovirus fue muy deficiente, lo cual sugiere que la célula que finalmente dió lugar a la linea HEK 293 es inusual en algún aspecto. De hecho, Graham y sus colegas encontraron evidencia de que esta línea y otras líneas celulares obtenidas por transformación con adenovirus  de células de riñón embrionario humano tienen muchas propiedades de neuronas inmaduras, sugiriendo que los adenovirus transforman de forma preferente al linaje neuronal en el cultivo original de riñón.⁴ Un estudio de los genomas y transcriptomas de las HEK 293 y otras cinco líneas celulares derivadas ha aportado bastante información acerca de estas células .⁵  Tras estos estudios, hay indicios que apuntan a que probablemente las células HEK 293 fueran un precursor embriónico adrenal y no propiamente renal. Como consecuencia, las células HEK 293 no deberían ser utilizadas como un modelo in Vitro de células de riñón.

Las células HEK 293 tienen un cariotipo muy complejo, mostrando dos o mas copias de cada cromosoma y con una moda cromosomal de 64 .^6 5  Han sido descritas como hipotriploides, conteniendo menos de tres veces el numero de chromosomas de una célula diploide humana normal. Las anormalidades cromosómicas incluyen un total de 3 copias para el cromosoma X, y cuatro para el cromosoma 17 y el cromosoma 22. La presencia de multiples cromosomas X y la ausencia de cromosoma Y sugiere que el feto original era una hembra.

Aplicaciones

Células HEK 293 eninmunofluorescencia

El cultivo y la transfección de las HEK 293 es relativamente sencillo, por lo que han sido ampliamente utilizadas como hospedadores para expresión génica. Típicamente, estos experimentos involucran la transfección de un gen de interes (o una combinación de los mismos) para luego analizar la expresión proteica. El amplio uso de esta linea celular es debido a la extrema transfectabilidad por medio de varias técnicas, incluyendo el método del fosfato de calcio, alcanzando eficiencias que se acercan al 100%.

Los ejemplos de tales experimentos incluyen:

• Un estudio de los efectos de un fármaco sobre los canales de sodio⁷
• Probando de un sistema de inducción por RNA  interferente⁸
• Probando agonistas selectivos para isoformas de la Proteina Cinasa C ⁹
• Investigación de la interacción entre dos proteínas¹⁰
• Análisis de una señal de exportación nuclear en una proteína¹¹

Un uso mas específico para las células HEK 293 es la propagación de vectores adenovirales. Los virus ofrecen una excelente capacidad para introducir genes en las células, dado que han evolucionado precisamente para eso, y por ello son una gran herramienta experimental.¹²  

Una variante importante de estas células es la linea 293T, que contienen el antígeno-T largo de SV40, que permite la replicación episomal de plásmidos transfectados que contienen el origen de replicación del SV40, gracias a lo cual se pueden amplificar plasmidos transfectados y extender su expresión a lo largo del tiempo, lo cual también se hace con células HeLa, entre otras.

HEK 293 células crecidas para varios días en medio de cultura de tejido estándar. Células y cortesía de imagen de EnCor Inc. de Biotecnología.

Las células HEK 293 son una línea celular transformada derivadas de preparaciones de riñón embriónico humano. Dado que son transformadas experimentalmente, las células HEK 293 no son un buen modelo para las células del riñón, no obstante, son fáciles de cultivar y transferir y son comúnmente usadas como modelo para examinar al receptor transferido. Tienen varios marcadores intactos de caminos que pueden ser explorados, especialmente los marcadores ERK, p38 MAPK y JNK los cuales se pueden usar para monitorizar a receptores específicos de transferencias mediante señalización de eventos. Las células son menos útiles para examinar PI3-kinase mediante señalización, ya que muestran típicamente un constante Akt activo. Una importante variación de esta línea celular es la 293T que contiene, además, la SV40 large T-antigen, que permite la replicación de plásmidos transferidos para episomal conteniendo el origen de la replicación del SV40. Esto permite una amplificación de los plásmidos transferidos y una expresión temporal extendida de los deseados productos genéticos. Cabe destacar que cualquier linea celular modificada de forma parecida puede utilizarse para este tipo de trabajo; HeLa, COS y la Célula de ovario de hámster chino son alternativas comunes.

Línea celular HEK 293

Línea celular HEK 293