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La picnosis , o cariopicnosis , es la condensación irreversible de la cromatina en el núcleo de una célula que sufre necrosis [ 1 ] o apoptosis . [ 2 ] Típicamente va seguida de cariorrexis , la fragmentación del núcleo.
El término deriva del griego antiguo πυκνός, que significa "grueso, cerrado o condensado". La picnosis también se produce como parte de la maduración celular normal en ciertas células sanguíneas.
Aparición
En la eritropoyesis , el metarrubricito en maduración condensa su núcleo antes de expulsarlo para formar un reticulocito . En la granulopoyesis , el neutrófilo en desarrollo condensa su núcleo en varios lóbulos conectados, que permanecen en la célula hasta su muerte.
También es frecuente observar núcleos picnóticos en la zona reticular de la glándula suprarrenal y en los queratinocitos de la capa más externa del epitelio paraqueratinizado.
Mecanismo
La picnosis representa la condensación nuclear irreversible en una célula que experimenta apoptosis o necrosis. [ 3 ] Se describen dos tipos principales: picnosis nucleolítica , que ocurre durante la apoptosis ( muerte celular programada ), y picnosis anucleolítica , que ocurre durante la necrosis. [ 4 ]
La necrosis es una forma regulada de muerte celular desencadenada por toxinas, infecciones u otros factores de estrés agudos. [ 4 ] Este estrés produce hinchazón y cambios morfológicos en los orgánulos celulares , comprometiendo finalmente la membrana celular . [ 4 ]
La picnosis se caracteriza por la contracción nuclear y la cromatina densa, que finalmente se fragmenta en la cariorrexis . [ 5 ] La cariorrexis se refiere a la fragmentación posterior de este núcleo condensado y la escisión de la cromatina. [ 5 ]
En la apoptosis y la necrosis
La apoptosis se caracteriza por la condensación nuclear, la contracción de la célula y la formación de vesículas en la membrana nuclear y celular, mientras que la necrosis se caracteriza por la condensación nuclear, la hinchazón de la célula y las rupturas en la membrana celular. [ 6 ] Tanto la necrosis como la apoptosis están reguladas por algunas de las mismas proteínas: la DNasa activada por caspasa (CAD), la endonucleasa G y la DNasa I. La picnosis ocurre tanto en una célula apoptótica como en una necrótica. La picnosis en una célula apoptótica se identifica por la condensación nuclear, la fragmentación de la cromatina y la formación de algunos cúmulos grandes que están envueltos por vesículas extracelulares apoptóticas , que se liberarán cuando la célula muera. [ 6 ] La picnosis en una célula necrótica se identifica por la condensación nuclear y la fragmentación en pequeños cúmulos que se disolverán más tarde en el proceso de muerte de la célula necrótica. [ 6 ] En consecuencia, la picnosis se puede distinguir en dos tipos: picnosis nucleolítica (células apoptóticas) y picnosis anucleolítica (células necróticas).
Tipos
Nucleolítico
La picnosis nucleolítica, también conocida como picnosis apoptótica, implica tres eventos principales: la ruptura de la membrana nuclear, la condensación de la cromatina y, finalmente, la fragmentación nuclear. [ 4 ] Durante estos eventos, la célula se contrae y la membrana celular experimenta la formación de vesículas, que consiste en la aparición de protuberancias en la superficie externa de la membrana celular. Durante el primer evento (la ruptura de la membrana nuclear), varias enzimas se encargan de escindir las proteínas presentes en la membrana nuclear. Estas enzimas, la caspasa-3 y la caspasa-6 , actúan sobre proteínas de la membrana nuclear, como NUP153 , LAP2 y B1 (proteínas que participan en la estructura de la membrana y el transporte molecular). [ 4 ] Esta escisión, a su vez, provoca una ruptura del interior de la membrana, lo que inicia la condensación de la cromatina (el segundo evento de la picnosis nucleolítica). Esto se debe a que la caspasa-3 escinde Acinus, que tiene dominios de unión a ADN / ARN y actividad ATPasa para iniciar la condensación de la cromatina. [ 4 ]
Anucleolítico
La picnosis anucleolítica, también conocida como picnosis necrótica, implica la hinchazón de la célula, seguida de la separación de la membrana nuclear de la cromatina, el colapso final de ambas y, finalmente, la ruptura de la membrana celular (la célula muere). [ 4 ] Una proteína que desempeña un papel importante en la picnosis necrótica es el factor de barrera a la autointegración (BAF). La función del BAF es facilitar la unión de la cromatina a la membrana del núcleo; sin embargo, en el caso de la necrosis, cuando el BAF se fosforila , inicia la disociación entre la membrana nuclear y la cromatina condensada. [ 6 ] Como resultado, la membrana nuclear colapsa sobre la cromatina condensada. Por lo tanto, la fosforilación del BAF es un marcador crítico de la picnosis necrótica.
Detección
Se utilizan diversas técnicas para detectar u observar la picnosis. Estas técnicas también ayudan a diferenciar entre células apoptóticas y necróticas. Las técnicas se identifican y describen a continuación:
Tinción celular
Cuando se aplican tinciones y colorantes para localizar células picnóticas en una muestra de tejido, la célula se vuelve fácilmente identificable. Las tinciones/colorantes se dirigen a los fragmentos nucleares y vesiculares de una célula picnótica, oscureciéndolos (contraste claro) y haciéndolos más visibles al colocar la muestra bajo un microscopio óptico. La microscopía de fluorescencia y la citometría de flujo también utilizan tinciones ( tinciones fluorescentes ) para marcar el ADN/fragmentos nucleares de las células. La tinción fluorescente crea un contraste entre el ADN de la célula normal y el ADN de la célula picnótica, debido a que el material nuclear de la célula picnótica está condensado.
electroforesis en gel
La electroforesis en gel es una técnica estándar que se utiliza frecuentemente para visualizar la fragmentación del ADN (que forma una imagen en forma de escalera en el gel), característica de la apoptosis y asociada a la condensación nuclear (que caracteriza la picnosis). Por lo tanto, en el contexto de la apoptosis, esta técnica se conoce como " escalera de ADN" . La electroforesis en gel también se utiliza para visualizar la fragmentación aleatoria del ADN en la necrosis, que forma una mancha en el gel.
ensayos de ADN
Entre los diversos ensayos de fragmentación o condensación del ADN se incluyen el ensayo de ADN monocatenario ( ssDNA ) APO, que detecta el ADN dañado de las células que experimentan apoptosis o necrosis; el ensayo TUNEL , que se utiliza para encontrar localmente roturas de la cadena de ADN (DSB); y el ISEL. [ 7 ]
ISEL (técnica de marcaje in situ) es una técnica de marcaje/etiquetado de células apoptóticas o necróticas. [ 7 ] ISEL se dirige específicamente al ADN no fragmentado que se ha condensado en una estructura de nucleosoma . [ 7 ]
El ensayo APO ssDNA detecta células apoptóticas mediante un anticuerpo que se une específicamente al ssDNA, el cual se acumula durante la apoptosis como resultado de la fragmentación del ADN. [ 7 ] Por lo tanto, la presencia de ssDNA es un indicador de daño en el ADN de la célula apoptótica. Para el proceso del ensayo, las células se fijan (p. ej., con formamida ) y luego se incuban (a una temperatura predeterminada), lo que somete al ADN a desnaturalización térmica y expone el ssDNA. [ 7 ] A continuación, las células se incuban con un anticuerpo específico para ssDNA junto con un anticuerpo secundario marcado con fluorescencia. [ 7 ] La fluorescencia medida indica la apoptosis y puede cuantificarse mediante citometría de flujo.
El ensayo TUNEL, también conocido como ensayo de marcaje de extremos de ADN mediante dUTP con desoxinucleotidil transferasa terminal, es una técnica que mide el daño y la rotura del ADN durante la apoptosis. [ 7 ] Durante la apoptosis, la fragmentación del ADN expone numerosos extremos 3'OH, que se marcan con desoxiuridina trifosfato (dUTP) modificado mediante la reacción TUNEL. [ 7 ] Este dUTP modificado puede identificarse con anticuerpos fluorescentes específicos que detectan nucleótidos modificados o mediante el uso de los propios nucleótidos marcados. [ 7 ] La citometría de flujo permite cuantificar la intensidad de la fluorescencia y, por lo tanto, obtener una medida de la apoptosis.
Actividad de la caspasa
Como se mencionó anteriormente, las proteínas caspasas , que son enzimas proteasas , promueven la condensación y fragmentación del ADN a través de la cascada de caspasas (o proteolítica). Estas proteínas caspasas incluyen, por ejemplo, la caspasa 9 , la caspasa 6, la caspasa 7 y la caspasa 3. La cascada de caspasas activa directamente la DNasa activada por caspasas (CAD), que inicia la fragmentación del ADN en fragmentos más pequeños, lo que resulta en la condensación de la cromatina. Las técnicas bioquímicas utilizadas para detectar la actividad de las caspasas incluyen ELISA y ensayos fluorométricos y colorimétricos . [ 7 ]
Importancia clínica
La picnosis es una etapa en las vías de muerte celular apoptótica o necrótica. Es una etapa importante que implica la fragmentación y condensación del ADN/cromatina dañado. Sin ella, las vías de muerte celular apoptótica o necrótica se interrumpirían. Esta interrupción, a su vez, puede provocar la destrucción o eliminación inadecuada de una célula con elementos dañados, así como otros problemas relacionados. Estos problemas incluyen la acumulación celular y el crecimiento celular descontrolado, lo que resulta en la formación de masas de tejido cancerosas y anormales conocidas como tumores . Por lo tanto, poder observar o identificar cuándo una célula es picnótica (lo que puede indicar que la célula está experimentando apoptosis o necrosis) y si posteriormente experimenta con éxito la apoptosis o necrosis, puede ser crucial para determinar si la célula experimentará un crecimiento celular descontrolado y contribuirá a la formación de un tumor.
Véase también
Referencias
- ↑ Kumar V, Abbas A, Nelson F, Mitchell R (2007). Robbins Patología básica (8.ª ed.). págs. 6, 9–10 (tabla 1–1).
- ^ Kroemer G, Galluzzi L, Vandenabeele P, Abrams J, Alnemri ES, Baehrecke EH, et al. (Enero de 2009). «Clasificación de la muerte celular: recomendaciones del Comité de Nomenclatura sobre Muerte Celular 2009» . Muerte y diferenciación celular . 16 (1): 3– 11. doi : 10.1038/cdd.2008.150 . PMC 2744427 . PMID 18846107 .
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- Procesos celulares
- Muerte celular programada
- Senescencia celular