Necrosis y apoptosis

Definitions & Key takeaways

Necrosis is a type of cell death that occurs when cells are damaged by external factors like an infection, as well as internal factors like tissue ischemia. There are six types of necrosis: coagulative and gangrenous necrosis, which happen to hypoxic tissues; liquefactive necrosis, which happens because of hydrolytic enzymes; caseous necrosis - like in tuberculosis; fat necrosis, which happens when fatty acids spill outside adipose cells, like during trauma, and finally fibrinoid necrosis - which is caused by fibrin deposits, like in malignant hypertension.

Apoptosis, on the other hand, is a programmed cell death that occurs when the body needs to get rid of damaged or unnecessary cells. Apoptosis occurs due to intrinsic and extrinsic pathways. With apoptosis, white blood cells come in and clean up the dead tissue, so this is a neat way for cells to die.

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En términos generales, las células tienen dos formas de morir. Una de ellas es la apoptosis, una forma de muerte celular programada.
La segunda forma es por necrosis, cuando las células se destruyen debido a una lesión o enfermedad. En general, la apoptosis se produce con mucha más frecuencia que la necrosis.
Un ejemplo es cuando las células viejas de la piel sufren apoptosis y son reemplazadas por células nuevas. Otra ilustración proviene del desarrollo de las manos y pies durante la fase fetal.
Al principio, las manos y los pies humanos se asemejan a los de un pato, con membranas de piel que conectan los dedos entre sí.
Ahora bien, las células de la membrana interdigital sufren apoptosis, que permite formar dedos individuales con los que hurgarnos la nariz y tocar el piano.
En cambio, la necrosis se produce con menos frecuencia. Un ejemplo de necrosis es cuando un vaso sanguíneo que alimenta una zona del cuerpo, por ejemplo el dedo gordo del pie, se obstruye y no puede suministrar oxígeno y nutrientes a las células como de costumbre, se produce una isquemia y las células mueren.
Como resultado, los tejidos del dedo del pie se volverán de un desagradable tono negro, lo que indica necrosis. En la apoptosis, existen dos mecanismos de activación: la vía intrínseca, también llamada mitocondrial, y la vía extrínseca, conocida igualmente como vía del receptor de muerte.
La vía intrínseca se activa cuando una célula se expone a un estrés como la radiación, la hipoxia o baja cantidad de oxígeno, una alta concentración intracelular de iones calcio o el estrés oxidativo, que tiene lugar cuando las moléculas reactivas con electrones no apareados, llamadas radicales libres, sustraen electrones de las moléculas cercanas.
Estos factores de estrés hacen que dos proteínas intracelulares, Bax y Bak, se desplacen del citosol a las mitocondrias.
Una vez en la mitocondria, Bax y Bak perforan la membrana mitocondrial externa haciéndola porosa y con fugas. Esto permite que dos proteínas adicionales, llamadas SMACS y citocromo C, se viertan en el citosol.
SMACS se une a las proteínas que normalmente inhiben la apoptosis y las desactiva. Por su parte, el citocromo C se une tanto al ATP (principal forma de energía intracelular) como a una enzima llamada Apaf-1.
Juntos, el citocromo C y el Apaf-1 se combinan para formar un gran complejo proteico denominado apoptosoma. La porción Apaf-1 del apoptosoma escinde entonces una enzima llamada pro-caspasa 9 en su forma activa, la caspasa-9.
La caspasa 9 pasa a activar la caspasa 3, y la caspasa 3 activa otras caspasas, como un suceso en cadena. Finalmente, esta cascada de caspasas lleva a la célula a la apoptosis.
Ello se debe a que estas caspasas escinden las proteínas que componen el núcleo, los orgánulos y el citoesqueleto de la célula, algo así como un ninja que sabotea un puente quitándole las tuercas y los tornillos.
De esta forma se destruye el citoesqueleto, así como las proteínas que lo anclan a la membrana celular. Como resultado, la membrana celular comienza a desarrollar ampollas, o protuberancias, en la membrana celular.
Las vesículas son estructuralmente débiles, por lo que empiezan a desprenderse de la membrana celular, formando finalmente pequeños cuerpos apoptóticos que son devorados por los fagocitos vecinos.
Al mismo tiempo, la célula apoptótica libera señales antiinflamatorias, impidiendo así el reclutamiento de otras células inmunitarias de la sangre y evitando la inflamación de los tejidos.
De este modo, la apoptosis es un proceso limpio que recicla convenientemente el contenido orgánico de la célula muerta. Ahora bien, cuando las señales de la apoptosis provienen del exterior de la célula, se habla de vía extrínseca.
Un ejemplo es cuando un macrófago cercano reconoce una célula vieja, patógena o que ha completado su tarea. En estas situaciones, un macrófago puede iniciar la apoptosis liberando factor de necrosis tumoral alfa o TNF-alfa, una proteína de señalización celular, que se une a los receptores de la muerte muy apropiadamente llamado en la membrana de la célula diana, un ejemplo es el factor de necrosis tumoral receptor 1.
El extremo citosólico de este receptor, se sumerge profundamente dentro de la célula, y se llama el dominio de la muerte.
Cuando el TNF-alfa se une al receptor del factor de necrosis tumoral 1, el dominio de muerte cambia su forma y es capaz de unirse a dos proteínas.
Uno se llama proteína asociada a Fas con dominio de muerte o FADD y el otro se llama *toma aire aquí* Proteína de dominio DEATH asociada al receptor del factor de necrosis tumoral tipo 1 o TRADD.
Así que el receptor de muerte, FADD y TRADD se unen para formar una proteína multicompleja llamada... espere...
el complejo de señalización inductor de muerte o DISC. Una vez todo reunido, el complejo DISC escinde la procaspasa-8 en caspasa-8, que a su vez activa la caspasa-3, y la caspasa-3 pasa a activar otras caspasas.
Así se inicia la cascada de caspasas que lleva a la célula a la apoptosis. Después, el proceso de apoptosis se desarrolla del mismo modo que en la vía intrínseca.
Además de los macrófagos, si un linfocito T citotóxico detecta que una célula está expresando antígenos extraños, el linfocito T expresará una proteína en su membrana llamada ligando Fas que se une a un receptor de muerte en la célula diana conocido como primer receptor de señal de apoptosis, o receptor Fas.
Al igual que el dominio de muerte del receptor del factor de necrosis tumoral 1, la proteína del receptor Fas también tiene su propio dominio de muerte que puede unirse a FADD para formar DISC.
Como antes, el DISC activa la procaspasa-8 en caspasa-8, lo cual desencadena la cascada de caspasas que conduce a la apoptosis.
Cambiemos ahora de tema y analicemos la necrosis, que puede desencadenarse por factores externos, como una infección o temperaturas extremadamente calientes o frías, o por factores internos, como la isquemia tisular.
Ahora bien, hay tres tipos principales de necrosis llamados necrosis primaria, secundaria y regulada. La necrosis primaria, también conocida como necrosis accidental o necrosis oncótica, suele producirse cuando la isquemia altera el funcionamiento normal de las mitocondrias.
Como resultado, la célula es incapaz de sintetizar ATP, lo que provoca que todos los procesos celulares dependientes del ATP dejen de funcionar, incluidas las bombas iónicas que regulan el flujo de iones dentro y fuera de la célula.
Sin bombas de iones que funcionen, el sodio empieza a fluir hacia la célula, y le sigue el agua. Esto hace que la célula se hinche como un globo.
Este proceso de inflamación celular se denomina oncosis. Pronto, la célula estalla y vierte su contenido interno y pequeñas moléculas denominadas patrones moleculares asociados al daño en el entorno.
Estas moléculas desencadenan la respuesta inflamatoria y atraen a las células inmunitarias cercanas para que liberen sustancias como proteasas, que son enzimas que degradan las proteínas, y especies reactivas de oxígeno, que son moléculas inestables que pueden dañar otras células.
Si este proceso inflamatorio se produce entre un número suficiente de células, puede destruir el tejido, y, cuando ocurre de forma masiva, provoca una disfunción del órgano.
Por otra parte, la necrosis celular tiene varias modalidades. En primer lugar está la necrosis coagulativa, que se produce cuando un tejido se vuelve hipóxico (tiene bajos niveles de oxígeno), normalmente debido a la isquemia.
La hipoxia hace que las proteínas estructurales se doblen y pierdan su forma, como si un clip se retorciera y ya no fuera útil.
La hipoxia también afecta a las enzimas lisosomales, que se vuelven ineficaces para deshacerse de las proteínas afectadas.
Así, aunque las células mueren, conservan cierta estructura y no se destruyen por completo. En un plano macroscópico, el tejido muerto se convierte en una sustancia gelatinosa y adquiere la forma de cuña pálida, con el vértice orientado hacia la obstrucción.
Esto se debe a que un vaso sanguíneo irriga comúnmente una región de tejido que suele abrirse en abanico, de manera que todo ese tejido se vuelve hipóxico y seguidamente sufre necrosis coagulativa.
Ocasionalmente, la sangre vuelve a entrar en la zona del tejido necrosado, como si un vaso sanguíneo obstruido se volviera a abrir; cuando esto ocurre, el tejido adquiere un color rojo oscuro en lo que se denomina infarto rojo.
La necrosis coagulativa puede producirse en cualquier célula del organismo, pero ocurre con más frecuencia cuando hay poco oxígeno en el tejido del corazón, los riñones o el bazo.
A continuación, se produce la necrosis por licuefacción, que tiene lugar cuando las enzimas hidrolíticas digieren completamente las células muertas y las convierten en una sustancia cremosa llena de células inmunitarias muertas; piense en un dónut relleno de crema.
La necrosis por licuefacción se observa con mayor frecuencia en el encéfalo, aunque también puede producirse en las células del páncreas o en un absceso situado en cualquier parte del cuerpo.
El encéfalo tiene macrófagos residentes llamados células microgliales que contienen enzimas hidrolíticas. Estas enzimas destruyen completamente las células cerebrales dañadas, licuando básicamente el tejido cerebral muerto.
Del mismo modo, el páncreas cuenta con varias enzimas, como la tripsina, diseñadas para digerir los alimentos, pero a veces se activan en la inflamación crónica debida a los cálculos biliares o al consumo de alcohol, y destruyen el propio tejido pancreático.
Por último, en los abscesos, los neutrófilos utilizan sus enzimas proteolíticas para licuar el tejido, lo que da lugar al pus.
A continuación, se encuentra la necrosis gangrenosa, que también se produce por hipoxia, por lo que algunos la consideran una forma de necrosis coagulativa.
La necrosis gangrenosa suele afectar a La necrosis gangrenosa suele afectar a los miembros inferiores y al tubo digestivo, y hace que el tejido se reseque como una momia, a veces denominada gangrena seca.
Si la gangrena seca se infecta, puede producirse una necrosis por licuefacción, y entonces se habla de gangrena húmeda. A continuación está la necrosis caseosa, una mezcla entre la necrosis coagulativa y la licuefactiva.
Normalmente, es el resultado de una infección por hongos o micobacterias, clásicamente Mycobacterium tuberculosis, causante de tuberculosis.
Las células muertas se desintegran pero no se digieren por completo, lo que deja el tejido con una consistencia de requesón.
Seguidamente está la necrosis grasa, que suele producirse en presencia de un traumatismo en los órganos grasos que tienen muchas células adiposas, como el páncreas o los senos.
Un traumatismo en el páncreas o en los senos rompe las membranas de las células adiposas, que vierten sus ácidos grasos en el espacio extracelular.
Allí, los ácidos grasos se combinan con el calcio, lo que da lugar a calcificaciones distróficas en el tejido, semejantes a fragmentos de tiza.
Además, el páncreas también puede sufrir necrosis grasa como consecuencia de la inflamación, en la llamada pancreatitis.
Con la pancreatitis, las células pancreáticas vierten lipasa en torno al páncreas. La lipasa ayuda a digerir las grasas, por lo que hace que los ácidos grasos se desprendan del tejido graso retroperitoneal adyacente al páncreas.
Por último, está la necrosis fibrinoide que casi siempre se encuentra en la hipertensión maligna y en la vasculitis. Con la hipertensión, una presión arterial alta y constante daña la pared muscular de las pequeñas arterias, por lo que la fibrina (una proteína que interviene en la coagulación de la sangre) empieza a infiltrarse y a dañar las paredes de los vasos sanguíneos dañados.
Del mismo modo, en la vasculitis se produce una reacción inflamatoria en las paredes de los vasos sanguíneos que provoca su destrucción.
Ahora, echemos un vistazo a la necrosis secundaria, que se produce cuando no hay fagocitos para limpiar el desorden de una célula apoptótica.
Como resultado, la membrana celular de una célula apoptótica pierde integridad y libera contenido interno al entorno. A diferencia de la necrosis primaria, en la que los patrones moleculares asociados al daño inducen una fuerte respuesta inflamatoria, durante la necrosis secundaria las células apoptóticas liberan patrones moleculares asociados al daño modificados que suelen dar lugar a una inflamación crónica.
Por último, existen tipos de necrosis regulados o programados, como la necroptosis, la piroptosis y la ferroptosis. La necrosis regulada se define como la muerte celular controlada genéticamente y caracterizada por los rasgos distintivos de la necrosis primaria, como la hinchazón celular y la fuga del contenido intracelular.
La necrosis regulada desencadena una respuesta inmunitaria más fuerte que la apoptosis, pero más débil que la necrosis primaria.
Y ahora, un resumen rápido: la apoptosis es una forma común de muerte celular programada, mientras que la necrosis se define como un proceso menos común en el que las células mueren debido a una lesión o enfermedad.
La apoptosis se produce por las vías intrínseca y extrínseca. Con la apoptosis, los leucocitos entran y limpian el tejido muerto, por lo que constituye una forma limpia de muerte celular.
La necrosis se produce por factores externos, como una infección, y por factores internos, como la isquemia tisular. Existen tres tipos principales de necrosis: primaria, secundaria y regulada.
Cabe distinguir seis tipos de necrosis: la coagulativa y la gangrenosa, que se producen en los tejidos hipóxicos; la necrosis por licuefacción, que tiene lugar a causa de las enzimas hidrolíticas; la caseosa, como en la tuberculosis; la grasa, que se produce cuando los ácidos grasos se vierten fuera de las células adiposas, como en los traumatismos, y, por último, la fibrinoide, que está causada por depósitos de fibrina, como en la hipertensión maligna.
Por otro lado, la necrosis secundaria se produce cuando no hay fagocitos para limpiar el desorden de una célula apoptótica, mientras que la necrosis regulada se refiere a una muerte celular controlada genéticamente y caracterizada por la hinchazón celular y la fuga de componentes intracelulares.