Estudios de la Histología humana

citoplasma

Pigmentos
El pigmento más frecuente del cuerpo, además de la hemoglobina de los eritrocitos, es la melanina, elaborada por lo melanocitos de la piel y el pelo, las células pigmentarias de la retina y células nerviosas especializadas de la sustancia negra del cerebro. Estos pigmentos tienen funciones protectoras en la piel y ayudan al sentido de la visión en la retina, pero no se ha podido dilucidar su función en el pelo y en las neuronas. Por añadidura, se ha demostrado en las células de vida prolongada, como las neuronas del sistema nervioso central y las células de músculo cardiaco, un pigmento de color amarillo a pardo llamado lipofuscina. A diferencia de las otras inclusiones, los pigmentos de lipofuscina están fijos a la membrana y se cree que representan los residuos indigeribles de la actividad lisosomal. Se forman por fusión de varios cuerpos residuales.
Cristales
No son cuerpos encontrados a menudo en las células, con excepción de las células de Sertoli (cristales de Charcot-Böttcher), las células intersticiales (cristales de Reinke) del testículo, y ocasionalmente los macrófagos (figs. 2-26t). Se cree que estas estructuras son formas cristalinas de ciertas proteínas.
Citoesqueleto
El citoplasma de las células contiene un citoesqueleto, que es una red tridimensional intrincada de filamentos proteínicos que son los encargados de conservar la morfología celular. Por añadidura, el citoesqueleto es un participante activo en los movimientos de la célula, ya sea de los organitos o las vesículas que se encuentran en el citoplasma, de ciertas regiones celulares o de toda la célula. El citoesqueleto tiene tres componentes: filamentos delgados (microfilamentos), filamentos intermedios y microtúbulos.
Filamentos delgados.
Los filamentos delgados (microfilamentos) están compuestos por dos cadenas de subunidades globulares, actina G, enrolladas entre sí para formar una proteína filamentosa, actina F (figs. 2-27e y 2-28t). La actina constituye cerca de 15% del contenido total de proteínas de las células no musculares. Sólo cerca de la mitad de su actina total se encuentra en la forma filamentosa, porque la forma monomérica de actina G está fija por pequeñas proteínas, como profilina y timosina, que impiden su polimerización. Las moléculas de actina que se encuentran en las células de muchas especies vertebradas e invertebradas diferentes son muy semejantes entre sí en su secuencia de aminoácidos, lo que atestigua su naturaleza altamente conservada.
Los filamentos delgados tienen un espesor de 6 nm y poseen un extremo positivo de crecimiento más rápido y un extremo negativo de crecimiento mas lento. Cuando el filamento de actina alcanza la longitud deseada, se añaden a la terminación positiva miembros de una familia de proteínas pequeñas, que se han llamado proteínas en casquete (de remate), que terminan el alargamiento del filamento.

-Pigmentos Endógenos:
Son sintetizados por las células .

-Hemoglobina: Sintetizada por los eritrocitos. Este pigmento es responsable del color rojo de la sangre. Su función consiste en el transporte de gases en la sangre (el oxígeno, desde los pulmones a los tejidos y el dióxido de carbono, desde los tejidos a los pulmones).
Es una proteína conjugada, constituida por la globina y por un grupo Hem, el cual contiene hierro. Cuatro moléculas Hem se unen a una molécula de globina para producir una molécula de hemoglobina.
La hemoglobina al ser degradada origina otros pigmentos denominados:
.Hemosiderina (contiene hierro) de color pardo-dorado
.Hematoidina y Bilirrubina (carecen de hierro) que al ser OXIDADAS forman la Biliverdina, que imparte el color verde a la bilis.

-Melanina: Sintetizada por células denominadas melanocitos. Es de color pardo o negro y contribuye con el color de la piel y sus anexos, asi como del iris del ojo. Se localiza ademas en ciertos núcleos del cerebro (locus niger). Es altamente resistente a la mayoría de compuestos químicos, incluyendo ácidos concentrados, pero puede ser blanqueada por el peróxido de hidrógeno y otros agentes OXIDANTES. Se presenta bajo la forma de gránulos muy densos, de forma elipsoidal, de 3 x 7 um, denominados melanosomas. Se le atribuye la función de protección del efecto nocivo de las radiaciones presentes en la luz solar.

-Lipofuscina: Es un pigmento que se almacena bajo la forma de CUERPOS RESIDUALES, producto del metabolismo lipídico. Es de color pardo-amarillento y es considerado un signo de envejecimiento celular, por lo cual aumenta con la edad. Abunda en las neuronas, hepatocitos y células musculares del miocardio. Se desconoce su función.

2.-Pigmentos Exógenos:
Provienen del medio ambiente y son incorporados al citoplasma de las células.

-Carotenoides: Son de origen vegetal y poseen naturaleza lipídica, de allí su afinidad por el tejido adiposo. Imparten el color característico a zanahorias, amarillo de huevo, mantequilla y la grasa humana.
Ciertos tipos de caroteno son provitaminas que pueden convertirse en vitamina A.

-Minerales: Polvos, tintas, carbón, sílice y otros minerales pueden ser fagocitados y permanecer en el citoplasma de las células.
En las células que ejercen la macrofagocitosis, tales como los macrófagos alveolares en los pulmones, los lisosomas no son capaces de HIDROLIZAR materiales no biológicos y estas partículas minerales y metálicas inhaladas se van acumulando progresivamente.
La inhalación de fibras de amianto en la Asbestosis y de partículas de sílice en la Silicosis produce a largo plazo destrucción de los alvéolos pulmonares acarreando una insuficiencia respiratoria.
Estas enfermedades son denominadas Nosocomiales.

Filamentos intermedios
Las micrografías electrónicas ponen de manifiesto una categoría de filamentos en el citoesqueleto cuyo diámetro de 8 a 10 nm los coloca entre filamentos gruesos y delgados y que, como consecuencia, se denominan filamentos intermedios (fig. 2-27e). La función principal de estos, es brindar sostén estructural a la célula. Su gran resistencia tensil es importante para proteger a las células contra las presiones y las tensiones.
Se ha determinado en investigaciones bioquímicas que hay varias categorías de filamentos intermedios que comparten las mismas características morfológicas y estructurales. Estos filamentos intermedios, a manera de cuerdas, están constituidos por tetrámeros de proteínas en forma de bastoncillos que se encuentran en haces muy empacados con distribuciones helicoidales largas. La sub unidad individual de cada tetrámero difiere considerablemente para cada tipo de filamento intermedio. Las categorías de filamentos intermedios son queratinas, desmina, vimentina, proteína ácida fibrilar glial, neurofilamentos y laminas nucleares (cuadro 2-4c).
Se han descubierto diversas proteínas intermedias fijadoras de filamentos. Conforme fijan a los filamentos intermedios, los enlazan en una red tridimensional que facilita la formación del citoesqueleto. Tres de las proteínas mejor conocidas de esta clase son filagrina, sinamina y plectina. La filagrina fija a los filamentos de queratina en haces, en tanto que la sinamina y plectina fijan a la desmina y a la vimentina, respectivamente, en redes intracelulares tridimensionales.

Correlaciones clinicas

Se emplean métodos inmnunocitoquímicos, que utilizan anticuerpos inmunofluorescentes específicos, para distinguir entre los diferentes tipos de filamentos intermedios localizados en las células de los tumores de origen no identificado y que resultan casi espécificos según su histogénesis. El conocimiento del origen de estos tumores ayuda no sólo a su diagnóstico, sino también a idear planes terapéuticos eficaces.

Son componentes del citoesqueleto que ejercen una gran resistencia a las tensiones mecánicas y su principal misión es permitir a las células soportar tensiones mecánicas cuando son estiradas. Se denominan intermedios porque su diámetro es de aproximadamente 10 a 12 nm, que se encuentra entre los de los filamentos de actina (7 a 8 nm) y los microtúbulos (25 nm). Se encuentran presentes en las células animales, aunque no en todas. En las células vegetales no tienen tanto sentido puesto que su papel lo lleva a cabo la pared celular. Forman una red que contacta con el núcleo y se extiende hasta la periferia celular. Normalmente están anclados a los complejos de unión que se establecen entre células vecinas, como los desmosomas, hemidesmosomas, las uniones focales y la matriz extracelular a través de proteínas de unión. También se han encontrado filamentos intermedios en el núcleo donde forman la lámina nuclear ^☆, un entramado que da forma y aporta cohesión a la envuelta nuclear. Abundan los filamentos intermedios en las células que están sometidas a tensiones mecánicas. Por ejemplo en los axones de las células nerviosas, en las musculares y en las epiteliales.

Esquema de la disposición de los filamentos intermedios en una célula animal en cultivo. 

En humanos hay 70 genes que codifican para los monómeros, que al polimerizar forman los filamentos intermedios. Estos monómeros o subunidades están formados por una cabeza globular en el extremo amino, una cola globular en el extremo carboxilo y un dominio central alargado o región central con unos 310 a 350 aminoácidos. La región central se organiza en una hélice alfa que permite a un monómero unirse a otro para formar dímeros. Dos de estos dímeros pueden asociarse entre sí mediante enlaces eléctricos para formar tetrámeros y los tetrámeros se asocian entre sí formando octámeros. Cuatro octámeros forman la unidad fundamental de ensamblaje y varias unidades fundamentales se asocian por sus extremos para formar los filamentos intermedios a modo de cuerda. Las zonas centrales de los monómeros son muy parecidas entre los distintos tipos de filamentos intermedios, en tamaño y secuencia de animoácidos, por lo que todos tienen un diámetro y forma parecidos. Las cabezas o zonas globulares son las regiones de la proteína encargadas de interaccionar con otros componentes celulares. En los distintos tipos de filamentos intermedios estas cabezas son variables en forma y secuencia de aminoácidos.

Esquema del ensamblaje de los filamentos intermedios a partir de monómeros. 

Los filamentos intermedios son flexibles y resistentes, dos propiedades óptimas para soportar las tensiones mecánicas. Se ha estimado que pueden estirarse entre un 250 y un 350 % de su longitud inicial cuando se someten a fuerzas de tensión. Cuando esto ocurre disminuyen su diámetro, por lo que se estima que los monómeros pueden deslizarse unos sobre otros. Esto contrasta los microtúbulos y los filamentos de actina, los cuales son relativamente rígidos. Además de en esta función de resistencia parece que intervienen en otros procesos celulares. Se les postula como lugar de anclaje de numerosas moléculas de señalización. Además, interaccionan directamente con orgánulos como las mitocondrias, el aparato de Golgi y los lisosomas, por lo que pueden afectar a su funcionamiento.

Aunque los filamentos intermedios son más estables en el tiempo que los microtúbulos o los filamentos de actina, también pueden desorganizarse y volver a polimerizar bajo ciertas condiciones celulares como durante el desplazamiento celular, división celular o cuando se responde a cambios en la dirección de las fuerzas tensoras que soportan las células.

Hay tres grandes familias de filamentos intermedios: a) filamentos de queratina en las células epiteliales, la b) vimentina y otros filamentos relacionados con la vimentina, que aparecen en las células del conjuntivo, células musculares y nerviosas, y c) losneurofilamentos, que se encuentran en las células nerviosas. La familia de filamentos intermedios con más diversidad en sus monómeros es la de las queratinas. Así, se han encontrado monómeros diferentes en epitelios diferentes, también aparecen queratinas especiales en el pelo, las plumas y las uñas. En cada caso los filamentos de queratina son el resultado de una mezclas de distintos tipos de monómeros de queratinas.

Los filamentos de queratina en las células epiteliales^☆ suelen estar anclados a los desomosomas y a los hemidesmosomas. La importancia de esto queda patente en una enfermedad llamada epidermolisis bullosa simple, en la cual existen mutaciones que modifican la formación de los filamentos de queratina. El resultado es una piel muy vulnerable al daño mecánico, es decir, hace falta muy poca presión para separar las células y producir descamación. Ésta es sólo una de las más de 75 enfermedades humanas asociadas a defectos en los filamentos intermedios entre las que se encuentran miopatías, esclerosis lateral amiotrófica, Parkinson, cataratas, etcétera.