Adaptaciones celulares

1. ADAPTACIONESCELULARES,LESIÓN CELULAR Y MUERTE CELULAR
VISIÓN GENERALDE LAS RESPUESTAS CELULARES AL ESTRES Y A LOS ESTIMULOS NOCIVOS
Las células participan activamente en su medio ambiente, ajustando de modo constante su
estructuray funciónpara acomodarse a las demandascambiantesy a losdiversostipos de estrés
extracelular. Las células tienden a mantener su medio intracelular dentro de una gama más bien
estrecha de parámetros fisiológicos; es decir, mantienen una homeostasia normal. Cuando las
células se encuentran con diversos tipos de estrés o de estímulos patológicos, pueden sufrir
adaptación,alcanzandoun nuevoestadode equilibrioypreservandolaviabilidadyla función.Las
principalesrespuestasadaptativassonhipertrofia,hiperplasia,atrofiaymetaplasia.Si se superala
capacidad de adaptación o si el estrés externo es inherentemente nocivo, se produce una lesión
celular. Dentro de cierros límites, la lesión es reversible, y las células vuelvena su estado basal
estable;sinembargo,unestrésintensoopersistente dalugaraunalesiónirreversibleyalamuerte
de las células afectadas. La muerte celular es uno de los acontecimientos más cruciales en la
evolución de la enfermedad en cualquier tejido u órgano. Se produce como consecuencia de
diversascausas,comoson isquemia(ausenciade flujode sangre),infecciones,toxinasyreacciones
inmunitarias. La muerte celular es también un proceso normal y esencial en la embriogénesis,el
desarrollo de los órganos y en el mantenimiento de la homeostasia.
Las relacionesentre lascélulasnormales,adaptadasylesionadasde modoreversible e irreversible
están bien ilustradas por las respuestas del corazón a los diferentes tipos de estrés. El miocardio
sometidoa una mayor carga persistente,comoenla hipertensiónocon una válvulaestenótica,se
adapta sufriendo un proceso de hipertrofia (aumento del tamaño de las células individuales y, en
últimotérmino,de latotalidaddel corazón) paragenerarlamayor fuerzacontráctil requerida.Si el
aumento de la demanda no se ve aliviado,o si el miocardio se ve sometido a una disminución del
flujo sanguíneo (isquemia) por una arteria coronaria ocluida, las células musculares pueden sufrir
lesión.El miocardiopuedelesionarsede modoreversiblesi el estrésesligeroosi laoclusiónarterial
es incompleta o suficientemente breve,o puede sufrir una lesión irreversible (infarto) después de
una oclusióncompletaoprolongada.Obsérvesetambiénque lostiposde estrésyde lesiónafectan
nosóloa la morfología,sinotambiénal estadofuncionalde lascélulasylostejidos.Así,losmiocitos
lesionados de modo reversible no están muertos y pueden parecerse morfológicamente a los
miocitosnormales;sinembargo,de modotransitorionosoncontráctilesy,porconsiguiente,incluso
una lesión leve puede tener un impacto clínico letal. Que una forma de estrés específica induzca
adaptacióno cause unalesiónreversible oirreversibledependenosólode lanaturalezae intensidad
del estrés,sinotambiénde otrasvariables,comosonel metabolismocelular,el flujosanguíneoyel
estado nutricional.
En este capítulo se describe, primero, cómo se adaptan las células a los tipos de estrés y a
continuaciónlascausas,mecanismosyconsecuenciasde lasdiversasformasde dallacelularagudo,
que incluyen la lesión celular reversible, alteraciones subcelulares y muerte celular. Para concluir
otros tres procesos afectan a las células y a los tejidos: acumulaciones intracelulares,calcificación
patológica y envejecimiento celular.

2. ADAPTACIONES CELULARES AL ESTRÉS
Las adaptaciones son cambios reversiblesen el número, tamaño,fenotipo, actividad metabólica o
funciones de las células en respuesta a los cambios en sus medios ambientales. Las adaptaciones
fisiológicas suelenrepresentar respuestas de las células a la estimulación normal por hormonas o
sustancias químicas endógenas (p. ej., aumento de tamaño por inducción hormonal de la mama y
del úterodurante el embarazo).Lasadaptacionespatológicassonrespuestasal estrésque permiten
a la célula modular su estructura y función y escapar así de la lesión. Tales adaptaciones pueden
adoptar diversas formas.
HIPERTROFIA
La hipertrofiaesunalimentodeltamañode lascélulas,loquedaJugaraun incrementodeltamaño
del órgano. Sin embargo, la hiperplasia (que se describe a continuación) se caracteriza por un
aumentoenel númerode células.Dichode otromodo,enlahipertrofiapuranohaynuevascélulas,
sólo células de mayor tamaño, agrandadas por una mayor cantidad de proteínas estructurales y
organelas.Lahiperplasiaesunarespuestaadaptativade lascélulascapacesde replicación,mientras
que la hipertrofia se da cuando las células son incapaces de dividirse. La hipertrofia puede ser
fisiológica o patológica y está causada por una mayor demanda funcional o por una estimulación
hormonal específica.Lahipertrofiaylahiperplasiapuedenocurrirtambiénjuntasy,evidentemente,
ambas dan lugar a un órgano con aumento de volumen (hipertrófico). Así, el agrandamiento
fisiológicomasivodelúterodurante elembarazose produce comoconsecuenciade unahipertrofia
del músculo liso e hiperplasia del músculo liso estimulado por los estrógenos. Sin embargo, las
células musculares estriadas, tanto en el músculo esquelético como en el corazón, pueden sufrir
sólohipertrofiaenrespuestaaunaumentode lademandaporqueeneladultotienenunacapacidad
limitadaparadividirse.Porconsiguiente,el levantadorde pesasentusiastapuedellegaradesarrollar
un físicotorneadosóloporhipertrofiade lascélulasmuscularesesqueléticasindividualesinducidas
porunaumentodel trabajo.Entre losejemplosde lahipertrofiacelularpatológicafigurael aumento
de volumen cardíaco que se produce con hipertensión o valvulopatía aórtica.
Los mecanismos que inducen hipertrofia cardíaca implican al menos dos tipos de señales:
desencadenantesmecánicos,comoladistensión,ydesencadenantestróficos,comolaactivaciónde
losreceptoresa-adrenérgicos.Estosestímulosaccionanvíasde transducciónde señalesque llevan
a la inducción de un número de genes, que a su vez estimulanla síntesis de numerosas proteínas
celulares,comosonfactoresde crecimientoyproteínasestructurales.El resultadoeslasíntesisde
más proteínas y miofilamentos por célula, que consigue un mejor rendimiento y, por tanto, un
equilibrioentre lademandayla capacidad funcional de lacélula.Tambiénpuede haberuncambio
de las proteínas contráctiles de formas adultas a fetales o neonata les. Por ejemplo,durante la
hipertrofiamuscular,lacadenapesadade a-miosinaessustituidaporlaformaBde lacadenapesada
de miosina, que tiene una contracción más lenta y más económica desde el punto de vista
energético.Cualesquieraque seanlos mecanismosexactosde lahipertrofia,se alcanzaun límite y
pasadoéste el agrandamientode lamasamuscularnopuedecompensaryalamayorcarga.Cuando
sucede esto en el corazón, se producen varios cambios “degenerativos “en las fibras miocárdicas,
de los que los más importantes son la fragmentación y la pérdida de elementos miofibrilares
contráctiles. No están del todo comprendidas las variables que limitan la hipertrofia continuada y
que causan los cambiosregresivos,Puedehaberlímitesfinitosde lavasculaturapara abastecerde

3. modo adecuado a las fibras agrandadas, de las mitocondrias para producir adenosina trifosfato
(ATP), O de la maquinaria biosintética para proporcionar las proteínas contráctil es u otros
elementos citoesqueléticos.El resultado neto de estos cambios es la dilatación ventricular y, en
último término, insuficiencia cardíaca, secuencia de acontecimientos que ilustra cómo una
adaptación al estréspuede progresaraunalesióncelularfuncionalmente significativasi nose alivia
el estrés.
HIPERPLASIA
Tal como se ha descrito anteriormente, se produce hiperplasia si la población celular es capaz de
replicación; puede producirse hipertrofia y con frecuencia en respuesta a los mismos estímulos.
La hiperplasia puede ser fisiológica o patológica.
• Los dos tipos de hiperplasia fisiológica son:
1) la hiperplasia hormonal, ejemplificada por la proliferación del epitelio glandular de la mama
femenina en la pubertad y durante el embarazo.
2) lahiperplasiacompensadora,esdecir,laquese produce cuandounaporcióndel tejidose elimina
o está enferma.
Por ejemplo,cuandose realizauna resecciónparcial del hígado,laactividadmitóticaenlascélulas
restantes comienza ya a las 12 horas, restableciendo a la larga el peso normal del hígado. Los
estímulospara la hiperplasiaeneste marco son factores de crecimientopolipeptídicosproducidos
por los hepatocitosremanentes,asícomo por célulasno parenquimatosasdel hígado.Despuésde
la restauración de la masa hepática, varios inhibidores del crecimiento ”desconectan” la
proliferación celular.
La mayoría de lasformasde hiperplasiapatológicaestáncausadasporunaestimulaciónexcesivade
tipohormonal ode factoresde crecimiento,Porejemplo,despuésde unperíodomenstrual normal
hay un brote de proliferación epitelial uterina que normalmente se halla regulada de modo muy
ajustado, estimulada por hormonas hipofisarias y estrógenos ováricos e inhibidos por la
progesterona.Sinembargo,si se alteraelequilibrioentre el estrógenoylaprogesterona,seproduce
una hiperplasia endometrial, causa común de un sangrado menstrual anormal. La hiperplasia es
también una respuesta importante de las células del tejido conjuntivo en la cicatrización de las
heridas, en la que los fibroblastos proliferantes y los vasos sanguíneos ayudan a la reparación. En
este procesolos facto res de crecimientose producenpor los leucocitosenrespuestaa la lesióny
porlascélulasde lamatrizextracelular.Laestimulaciónporfactoresde crecimientose hallatambién
implicada en la hiperplasia que se asocia con ciertas infecciones víricas; por ejemplo, los
papilomaviruscausanverrugascutáneasylesionesenlasmucosascompuestasde masasde epitelio
hiperplásico.Aquílosfactoresde crecimientopuedenestarproducidosporel virusoporlascélulas
infectadas, Es importante observar que en rodas estas situaciones el proceso hiperplásico
permanece controlado; si cede la estimulación hormonal o de los factores de crecimiento,
desaparece la hiperplasia. Es esta sensibilidad a los mecanismos reguladores normales lo que
distingue lashiperplasiaspatológicasbenignasdelcáncer,enel que losmecanismosdel control del

4. crecimientose vuelvendesreguladosoinefectivos.Noobstante,lahiperplasiapatológicaconstituye
un suelo fértil en el que, a la larga, puede surgir la proliferación cancerosa. Así, las pacientes con
hiperplasia del endometrio tienen un mayor riesgo de desarrollar cáncer endometrial, y ciertas
infecciones por papiloma virus predisponen a cánceres cervicales.
ATROFIA
Se conoce como atrofia la reducción en el tamaño de la célula por la pérdida de sustancia celular.
Cuandose hallaafectadounnúmerosuficientede células,eltejidooel órganoenterodisminuye de
tamaño, volviéndose atrófico.Debe subrayarse que aunque lascélulasatróficaspuedenteneruna
función disminuida, no están muertas.
Las causas de atrofia incluyen una disminución de la carga de trabajo (p. ej., inmovilización de un
miembro para permitir la curación de una fractura), pérdida de inervación, disminución de la
irrigación, nutrición inadecuada, pérdida de la estimulaciónendocrina, y envejecimiento(atrofia
senil). Aunque algunos de estos estímulos son fisiológicos (p. ej., la pérdida de la estimulación
hormonal en la menopausia) y otros patológicos (p. ej., desnervación), los cambios celulares
fundamentales son idénticos.Representan una retirada de la célula a un menor tamaño en el que
lasupervivenciaesaúnposible;selograunnuevoequilibrioentre eltamañocelularyladisminución
de la irrigación,nutriciónoestimulacióntrófica.Laatrofia esel resultadode una disminuciónde la
síntesis de proteínas y de un aumento de la degradación de proteínas en las células. Disminuye la
síntesisde proteínaspor una reducciónde laactividadmetabólica.Ladegradaciónde lasproteínas
celulares se produce principalmente por la vía de la ubicuitina-proteosoma. Una deficiencia en
nutrientesy el desusopuedenactivarlasubicuitina- ligasas,queunenmúltiplescopiasdelpequeño
péptido ubicuitina a las proteínas celulares y considerar como objetivo estas proteínas para su
degradación en los proteasomas. Se cree también que esta vía es responsable de una proteólisis
aceleradaobservadaenunavariedadde estadoscatabólicos,entre elloslacaquexiaporcáncer.En
muchassituacioneslaatrofiase acompañatambiénde unaumentode la autofagia,loque dalugar
a un aumentodel númerode vacuolasautofágicas.Laautofagia“comerse asímismo”esel proceso
por el cual las células inanescomen sus propios componentes con el fin de encontrar nutrientes y
sobrevivir. Más adelante se describe este proceso.
METAPLASIA
La metaplasia es un cambio reversible en el que un tipo de célula adulta (epitelial o
mesenquimatosa)essustituidoporotrotipode célulaadulta.Eneste tipode adaptacióncelular,las
células sensibles a un estrés particular son sustituidas por Otros tipos celulares más capaces de
resistirel ambiente adverso.Se piensaque lametaplasiasurge poruna“reprogramación”genética
de las célulasmadre másque por transdiferenciaciónde lascélulasyadiferenciadas.Lametaplasia
epitelial se ve ejemplificada por el cambioescamoso que se produce en el epiteliorespiratorio en
loshabituadosa fumar cigarrillos.Lascélulasdel epiteliocolumnarciliadasnormalesde tráquea y
bronquios son sustituidas focalmente o ampliamente por células epiteliales escamosas
estratificadas.

5. La deficiencia en vitamina A puede inducir también una metaplasia escamosa en el epitelio
respiratorio. El epitelio escamoso estratificado “duro” puede ser capaz de sobrevivir en
circunstancias que el epitelio especializado más frágil no toleraría. Aunque el epitelio escamoso
metaplásicotiene ventajasparalasupervivencia,se pierdenimportantesmecanismosprotectores,
comola secreciónde mocoylaeliminaciónde materiasparticuladasporloscilios.Porconsiguiente,
la metaplasia epitelial es una espada de doble filo; además, las influencias que induce la
transformación metaplásica, si son persistentes pueden predisponer a la transformación maligna
del epitelio. En efecto, en una forma común de cáncer de pulmón, la metaplasia escamosa del
epitelio respiratorio coexiste con frecuencia con cánceres compuestos de células escamosas
malignas.Se piensaque fumar causa inicialmente unametaplasiaescamosa,ylos cánceressurgen
posteriormente en algunos de estos focos alterados. No siempre es necesario que se produzca
metaplasiaenladireccióndelepiteliocolumnaraescamoso;enelreflujogástricocrónico,el epitelio
escamoso estratificado normal de la parte inferior del esófago puede sufrir una transformación
metaplásicaaepiteliocolumnarde tipogástricoOintestinal.Tambiénpuede producirsemetaplasia
en lascélulasmesenquimalosas,peromenosclaramente comorespuestaadaptativa.Porejemplo,
en ocasiones se forma hueso en tejidos blandos, sobre todo en focos de lesión.