Citología molecular

Organización molecular del citoesqueleto y orgánulos

En el ámbito de la biología celular, se presta especial atención a los orgánulos de locomoción, como los cilios y los flagelos. Su componente estructural clave es el axonema. Se trata de una estructura citoesquelética especializada propia de las células eucariotas. A nivel molecular, el axonema está formado por un complejo entramado: la base está compuesta por microtúbulos, los cuales interactúan de forma funcional y estructural con proteínas motoras de dineína, nexina y otros componentes asociados.

La actividad vital de la célula también está estrechamente vinculada a los ácidos nucleicos. El ácido desoxirribonucleico (ADN) y los distintos tipos de ARN aseguran el almacenamiento, la transmisión y la expresión de la información genética. Según el modelo clásico de Watson y Crick, el ADN posee una estructura espacial específica. La transmisión de la información a las generaciones celulares sucesivas se lleva a cabo mediante complejos mecanismos de replicación del ADN con la participación de sistemas enzimáticos específicos.

Citología de células específicas: melanocitos

Un excelente ejemplo de función celular altamente especializada es la actividad de los melanocitos. Son células dendríticas de origen neuroectodérmico que migran durante el desarrollo embrionario desde la cresta neural (crista neuralis). En el cuadro histológico normal, se localizan entre las células de la capa basal (stratum basale) de la epidermis.

La síntesis del pigmento tiene lugar a un nivel subcelular estrictamente definido: en orgánulos especializados denominados premelanosomas y melanosomas. El proceso consiste en una cascada de reacciones bioquímicas:

• El sustrato inicial es el aminoácido tirosina.
• Las enzimas clave del proceso son la tirosinasa y la DOPA oxidasa.
• Estas enzimas catalizan la oxidación de la tirosina a dihidroxifenilalanina (DOPA).
• Finalmente, se forma el pigmento tirosinógeno de color pardo-negruzco: la melanina.

En una célula sana, la melanina se une a proteínas formando un complejo melanoproteico. Para visualizar estas estructuras en histología se emplea la reacción argentafín: las estructuras pigmentarias reducen una solución amoniacal de nitrato de plata a plata metálica.

Mecanismos moleculares de la transformación maligna

La alteración de los procesos moleculares conduce a la patología celular, lo cual queda claramente ilustrado por el desarrollo del melanoma. La base de la carcinogénesis radica en alteraciones genéticas: mutaciones en genes que regulan las vías de señalización de la proliferación celular (en particular, en el gen BRAF). Un factor adicional es la acumulación de lesiones en el ADN inducidas por la radiación ultravioleta, que se produce en un contexto de insuficiencia de los mecanismos de reparación natural de la célula.

Durante la transformación maligna, el cuadro citológico cambia drásticamente:

• Las células adquieren un marcado atipismo celular y nuclear.
• Se pierde la capacidad de diferenciación ordenada.
• Desaparece la inhibición por contacto.
• Aparece la capacidad de crecimiento invasivo con infiltración a través de la membrana basal.

Además, las células tumorales muestran atipismo antigénico: comienzan a expresar antígenos tumorales específicos. Este fenómeno (que también se observa en el neuroblastoma, el osteosarcoma y el linfoma de Burkitt) es de importancia crítica para el reconocimiento inmunitario de las células alteradas y puede explicar los raros casos de regresión espontánea del tumor.

Nivel sistémico: fases del crecimiento

Los cambios a nivel molecular y celular se reflejan de forma previsible en la arquitectura tisular. La mayoría de los melanomas se caracterizan por dos fases sucesivas de crecimiento:

1. Fase de crecimiento horizontal (radial). Es la etapa inicial, relativamente lenta, que puede durar varios años. Los melanocitos atípicos proliferan dentro de la dermis, expandiéndose lateralmente a lo largo de la unión dermoepidérmica. El componente intraepidérmico varía en su citología y arquitectura. Clínicamente, esto se manifiesta por bordes irregulares y una coloración heterogénea debido a la penetración de las células en la dermis papilar y a la presencia de áreas de regresión. Es característico del lentigo maligno melanoma y de la forma de extensión superficial.
2. Fase de crecimiento vertical. El tumor comienza a infiltrar en profundidad hacia la dermis. El principal signo histológico de transición es la disposición asimétrica de los nidos tumorales. Sin tratamiento, un tumor de crecimiento radial evoluciona invariablemente hacia el crecimiento vertical. El melanoma nodular es la excepción: carece inicialmente de fase de crecimiento horizontal, y sus células atípicas forman directamente un nódulo invasivo sin proliferar a lo largo de la unión dermoepidérmica.

Preguntas de clases y exámenes

Qué más repasar sobre el tema

• Estructura de la célula eucariota y funciones de los orgánulos
• Mecanismos y enzimas de la replicación del ADN
• Funciones de los carbohidratos en la biología celular
• Vías de señalización de la proliferación celular y el gen BRAF
• Mecanismos de reparación del ADN y su insuficiencia

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