Trastornos energéticos y alteración de membranas
Cualquier daño celular comienza o se acompaña de trastornos en su suministro energético. El problema principal radica en la disminución de la intensidad y eficiencia de la resíntesis de ATP. Sin embargo, el déficit energético no surge solo por la falta de moléculas: en paralelo, se desarrolla un trastorno de los mecanismos de transporte de energía del ATP a los orgánulos y una alteración directa en la utilización de la energía del ATP por las estructuras intracelulares.
Simultáneamente con el déficit energético, se desarrolla una alteración a gran escala de las membranas y las enzimas. El desencadenante suele ser la producción excesiva de especies reactivas del oxígeno. Esto conlleva inevitablemente a la intensificación de las reacciones de radicales libres y al inicio de la peroxidación lipídica mediada por radicales libres (LPO). Dentro de la célula se produce una activación significativa de hidrolasas (lisosomales, asociadas a membranas y libres), que comienzan a destruir las estructuras propias. En la fase lipídica de las membranas se insertan compuestos anfifílicos, ejerciendo su acción detergente destructiva. La recuperación se vuelve imposible, ya que se observa una inhibición de los mecanismos de resíntesis de los componentes dañados de las membranas y de su síntesis de novo. Las macromoléculas de proteínas, lipoproteínas y fosfolípidos sufren alteraciones conformacionales. En última instancia, se produce la sobredistensión y la ruptura física de las membranas de las células tumefactas y de sus orgánulos.
Desequilibrio de iones, agua y electrofisiología
Las destrucciones estructurales están estrechamente relacionadas con el desequilibrio de iones y agua en la célula dañada. En condiciones normales, la célula mantiene un gradiente estricto, pero ante la patología surge una modificación en la proporción de iones individuales en el citosol y una alteración grave de la relación transmembrana de iones. El desequilibrio osmótico conduce a que se desarrolle hiperhidratación (hinchazón) o hipohidratación (retracción) celular. Una consecuencia natural de los desplazamientos iónicos es la alteración de la electrogénesis.
La modificación de las propiedades electrofisiológicas de la célula dañada se manifiesta principalmente en una disminución de la amplitud del potencial de reposo y del potencial de acción. La célula pierde la capacidad de generar impulsos eléctricos normales: se registra una alteración en la velocidad de desarrollo de los potenciales de reposo y de acción, así como una variación patológica de su duración.
Alteraciones en el genoma y fallos en la regulación celular
Los daños profundos afectan inevitablemente al aparato informativo, provocando alteraciones en el genoma y en los mecanismos de expresión génica. La base de los fallos genéticos son las mutaciones génicas. Un eslabón patogénico característico es la desrrepresión de genes patógenos (por ejemplo, oncogenes) en paralelo con la represión simultánea de genes vitales. Además, es posible la inserción de ADN extraño (por ejemplo, viral) en el genoma. Se rompe todo el flujo de síntesis proteica: surgen defectos de transcripción, procesamiento, traducción y mecanismos postraduccionales. Se alteran los procesos de replicación y reparación de ácidos nucleicos, lo que conduce a una alteración de la división celular: mitosis y meiosis.
En la etapa final, la célula pierde por completo la conexión con el organismo debido al trastorno de la regulación. En la superficie de las membranas se produce una alteración en la recepción de moléculas reguladoras. Dentro del citoplasma se desarrolla un trastorno en la formación de segundos y terceros mensajeros intracelulares. Todos estos factores se suman, provocando alteraciones totales en la regulación de los procesos metabólicos celulares.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué compuestos anfífilos específicos ejercen una acción detergente sobre las membranas dañadas?
La acción detergente sobre las membranas celulares dañadas es ejercida por los compuestos anfífilos acumulados que son capaces de insertarse en la bicapa lipídica. Entre los compuestos anfífilos indicados en las fuentes se encuentran:
- Hidroperóxidos lipídicos.
- Ácidos grasos libres.
- Lisofosfolípidos.
- Fosfolípidos (glicerofosfolípidos): fosfatidilcolinas, fosfatidiletanolaminas, fosfatidilserinas.
La inserción masiva de anfífilos en la membrana provoca la formación de cúmulos extensos, la creación de microrrupturas y la destrucción de las membranas.
¿Qué mensajeros intracelulares secundarios específicos se ven implicados en el trastorno de la regulación metabólica?
Durante el daño celular se produce un trastorno en la formación de mediadores intracelulares, lo que conduce a alteraciones en la regulación de los procesos metabólicos. El papel de los segundos mensajeros implicados en estos mecanismos lo desempeñan:
- AMPc (adenosín-3',5'-monofosfato cíclico): convierte la proteína cinasa A en su forma activa.
- GMPc (guanosín-3',5'-monofosfato cíclico): participa en la señalización intracelular.
- IP₃ (inositol-1,4,5-trifosfato): aumenta la concentración de calcio.
- DAG (diacilglicerol): junto con el calcio, activa la proteína cinasa C.
- Ca²⁺ (iones de calcio): activa proteínas dependientes de Ca²⁺ (calmodulina).
Para memorizar rápidamente los mecanismos principales, utilice la regla mnemotécnica EMIGR: Energía (déficit de ATP), Membranas (LPO e hidrolasas), Iones (desequilibrio y agua), Genoma (mutaciones y expresión), Regulación (receptores y mensajeros).
Preguntas de clases y exámenes
¿Cómo cambia la actividad de las enzimas durante la lesión celular?
Se produce una activación significativa de las hidrolasas (lisosomales, asociadas a membranas y libres), lo que contribuye a la destrucción incontrolada de las estructuras intracelulares.
¿En qué consiste la acción detergente sobre las membranas?
Los compuestos anfífilos se insertan en la fase lipídica de las membranas celulares, alterando su conformación normal, sus propiedades físico-químicas y su integridad.
¿Qué ocurre con el aparato genético de la célula dañada?
Se observan mutaciones, defectos de reparación, desrrepresión de genes patógenos (por ejemplo, oncogenes), represión de genes vitales y la posible inserción de ADN viral.
¿Cómo afecta el daño al potencial de reposo y de acción?
Disminuye su amplitud, se altera la velocidad de desarrollo y se modifica patológicamente la duración total de dichos potenciales.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismos de la peroxidación lipídica mediada por radicales libres (LPO)
- El papel de los segundos y terceros mensajeros en la regulación del metabolismo
- Patogenia de la hiperhidratación e hipohidratación celular
- Defectos de transcripción, traducción y mecanismos postraduccionales
- Influencia de los oncogenes y del ADN viral en el ciclo celular (mitosis y meiosis)
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