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FISIOLOGIA / COMUNICACIÓN QUÍMICA CELULAR
LA COMUNICACIÓN QUÍMICA CELULAR
TABLA DE CONTENIDO
LA COMUNICACIÓN QUÍMICA INTERCELULAR
LA COMUNICACIÓN QUÍMICA INTERCELULAR ES LA BASE FUNCIONAL DEL SISTEMA ENDOCRINO.
OBJETIVOS
- Entender que la comunicación celular se basa en la liberación de mensajeros químicos.
- Entender que el sistema endocrino, integrado por una serie de glándulas llamadas endocrinas, representa un ejemplo de comunicación intercelular.
- Introducir la definición de hormona y analizar sus características generales: naturaleza, síntesis, liberación, transporte y metabolismo.
- Conocer el significado funcional de la hormona en forma libre y la hormona unida a proteínas.
- Entender la relación que existe entre la naturaleza química de las hormonas y sus características funcionales.
- Conocer las bases de los métodos actuales para la dosificación hormonal.
COMUNICACIÓN INTERCELULAR
T oda organización plural requiere de un sistema de información y canales de comunicación que le permitan organizar e integrar sus funciones. El sistema endocrino es un sistema de información biológica, diseñado para la integración de las funciones corporales, su puesta en sintonía con el medio externo y en definitiva para la homeostasis del ser vivo. Sigue, aunque con algunas modificaciones, el esquema de comunicación diseñado por Shannon (Figura 1)[1]Claude Elwood Shannon, norteamericano ingeniero en telecomunicaciones, propuso el esquema que representa la organización de un sistema de comunicación, publicado en Bell System Technical Journal, 1948.¨, donde existe una fuente emisora (glándula endocrina o neuroendocrina) que integra una información, un transmisor (hormona), un canal de transmisión (el sistema circulatorio y la sangre) y un receptor o tejido diana. En el ser vivo, como en cualquier comunidad social, la comunicación debe ser eficiente y segura, que proporcione información fehaciente, coordinada y controlada. Los defectos en la comunicación supondrán alteraciones (patologías) características, que ponen en peligro la subsistencia y el desarrollo de dichas comunidades sociales.
Figura 1: Esquema de comunicación de Shannon.
EL FUNCIONAMIENTO INTEGRAL DE UN ORGANISMO Y SU ADAPTACIÓN AL MEDIO, REQUIERE INFORMACIÓN, COORDINACIÓN Y REGULACIÓN ENTRE SUS CÉLULAS Y ÉSTO, SE CONSIGUE MEDIANTE UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN INTERCELULAR EFICIENTE Y SEGURO.
TIPOS DE COMUNICACIÓN INTERCELULAR
En la actualidad se conocen diferentes tipos de comunicación intercelular que podemos clasificar atendiendo a la proximidad de las células comunicantes y el medio utilizado para transmitir la señal.
- COMUNICACIÓN DIRECTA:
Aquella en la que las células comunicantes establecen contacto entre sus membranas y sus citoplasmas (tipo "gap" (ventana)). La conexión citoplasmática se realiza a través de "conexones" (proteínas canales). (Figura 2)
Figura 2: Comunicación intercelular directa
Entre células excitables actúan como sinapsis eléctricas, por donde circula rápidamente la señal eléctrica. En células no excitables, permite el paso de macromoléculas reguladoras (segundos mensajeros, iones, etc.). Importante en la embriogénesis.
- COMUNICACIÓN POR CONTACTO (YUXTACRINA)
Basada, como su nombre indica, en el contacto físico real entre las células comunicantes. Se basa en señales químicas de membrana reconocidas por moléculas específicas de la célula adyacente. El contacto y reconocimiento pone en funcionamiento diferentes mecanismos intracelulares que determinan una repuesta. (Figura 3)
Figura 3: Comunicación intercelular yuxtacrina.
Ejemplo de este sistema lo encontramos en el sistema inmune, entre las células presentadoras de antígenos y los LT y LB.
COMUNICACIÓN INTERCELULAR A DISTANCIA (Figura 4)
Figura 4: Comunicación intercelular a distancia.- COMUNICACIÓN AUTOCRINA
La misma célula emisora de señal es diana de dicha señal. Muy utilizada en la autorregulación de la secreción.
- COMUNICACIÓN PARACRINA
Sistema utilizado para la regulación local entre células vecinas.
- COMUNICACIÓN SINÁPTICA (NERVIOSA)
Utilizada por el sistema nervioso, supone la comunicación a distancia (entre células distantes), pero a la vez próxima en cuanto al camino que recorre la señal química liberada, ya que se utiliza un sistema de aproximación de la señal, mediante prolongaciones citoplasmáticas (axones) de la célula emisora, que libera la señal en el entorno inmediato a la célula diana.
- COMUNICACIÓN ENDOCRINA
Utilizada por el sistema endocrino, supone la liberación del mensajero químico al torrente circulatorio, para que éste haga su efecto en diferentes lugares y a diferentes distancias del emisor.
- COMUNICACIÓN NEUROENDOCRINA
Es un híbrido de las dos últimas, por cuanto una neurona utilizando su axón, libera en sangre una señal química que hará su efecto en células diana distantes.
- COMUNICACIÓN FEROCRINA
Utilizada para la comunicación química entre organismos. El emisor correspondiente a un organismo, libera la señal química que, a través del aire o el agua, interactúa con células diana de otro organismo.
En todos estos sistemas de comunicación hay un elemento común, y es la utilización de un mensajero o intermediario químico, lo que nos permite decir que es una comunicación de tipo química. Podríamos ampliar el concepto de comunicación intercelular si consideramos otros tipos de señales, quizás menos estudiadas pero no por ello inexistentes, como son las señales de tipo electromagnético.
ORGANIZACIÓN Y ELEMENTOS
La comunicación intercelular comienza con un emisor de la señal, el cual previamente ha recibido la información necesaria para determinar el patrón secretor correspondiente. Para ello, se regula la biosíntesis y secreción de la señal, y se secreta al medio o se expone en la membrana.
La señal o mensajero es de tipo químico y lo podemos clasificar en función de sus propiedades químicas como: señales hidrofílicas (solubles) donde según su estructura química las clasificamos en : señales peptidérgicas y la mayoría de las aminoacidérgicas. Y señales liposolubles (hidrofóbicas) como son algunas aminoacidérgicas y todas las esteroides.
De la estructura química y su solubilidad van a depender su movilidad por el medio líquido, la vida media y su interacción en la célula diana.
En cuanto a su movilidad por el medio acuoso, las menos hidrosolubles necesitarán transportadores más o menos específicos, que a su vez alargarán su vida media al evitar que sean accesibles a los sistemas de degradación. Las hidrosolubles viajarán libres, aunque la mayoría lo hará rodeadas de un vaina glucosídica que las protege de las acciones enzimáticas.
La vida media de estos mensajeros dependerá por tanto, del tiempo que estén disponibles en el medio es decir, de la cantidad de señal que entra en el circuito y la cantidad de señal que es retirada del mismo, bien por su inactivación, metabolización y excreción (sanguínea, hepática y renal), bien por su interacción e inactivación en los tejidos diana.
Figura 5: Organización y elementos de la comunicación intercelular.
La interacción de los mensajeros con sus células dianas inicia el proceso de la transducción y necesita el reconocimiento específico de la señal, mediante moléculas químicas (receptores) ligados a diferentes mecanismos de transcripción intracelular.
Dependiendo de las características químicas de la señal, la interacción con el receptor se hará al nivel de la membrana (mensajeros hidrofílicos) o al nivel intracelular (mensajeros hidrofóbicos), estos últimos actúan como receptores y transportadores intracelulares del mensajero, e incluso en algunos casos, el receptor de membrana y su señal se internarán en la célula para ejercer su acción intracelular.
La transducción de la señal, supone el conjunto de procesos que van desde el reconocimiento de la misma por los receptores específicos hasta la generación de la acción consecuente, pasando por los diferentes mecanismos de transcripción (paso a otros códigos de lenguaje) que posea la célula diana y que vienen representados por un complejo sistema de segundos mensajeros intracelulares que regulan tanto a las enzimas de las cadenas metabólicas, como a la transcripción genética de proteínas con diferentes funciones intracelulares.
En este proceso de transducción, la señal es amplificada intracelularmente y a la misma vez inactivada, integrándose su mensaje con los correspondientes a los de otras señales que puedan incidir sobre la célula y estén relacionados con el objetivo final de la regulación.
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