Comunicación autocrina

Conocida como autocomunicación

Actúa consigo misma

Ejemplos:

• Es la que establece la neurona presináptica ella misma capta en su receptores celulares, los neurotrasmisores que ha vertido en la sinapsis.

• Los neurotransmisores son captados para así dejar de producirlos, y reutilizarlos.

• Muchas células en crecimiento como las células del embrión producen factores de crecimiento y los receptores para esos mismos factores y así perpetuar su proliferación.

Comunicación paracrina

• Se produce entre células que se encuentran relativamente cercanas.

• No es necesaria la existencia de una estructura especializada, siendo una comunicación local.

• Sus mensajeros químicos peptídicos: citocinas, factores de crecimiento, neurotrofinas, prostaglandinas.

• Relacionadas a procesos de inflamación, proliferación celular (cicatrización).

Ejemplos:

• Se realiza cuando se produce una hemorragia por rotura de un vaso sanguíneo.

• Para producir la hemostasia, intervienen diferentes tipos de células como las células endoteliales, las plaquetas, los fibroblastos, los macrófagos, etc.

• El mismo tipo de comunicación celular es el que ocurre durante la inflamación local.

Comunicación endocrina

• Las moléculas señalizadoras (hormonas) son secretadas por glándulas.

• Se transportan a través de la circulación, actuando sobre células diana.

• Las células inductoras e inducidas se encuentran distantes.

• Muchas hormonas derivadas de péptidos y aminoácidos son solubles en agua, pero no en lípidos= no pueden penetrar la bicapa fosfolipídica.

• En vez de ello se unen a los receptores en la membrana

• En contraste, las hormonas esteroides son solubles en lípidos.

Señalización sináptica

• Son captadas por la neurona postsináptica, que transmite y responde a la información.

• El flujo de información eléctrica recorre la dendrita y axón de las neuronas en una sola dirección, hasta alcanzar la sinapsis

Clasificación:

• Neurosecreción:

Neurona a hormona a la circulación sanguínea para alcanzar a un órgano blanco.

También conocida como neuroendocrina

• Neuromuscular

Neurona motora transmite el impulso nervioso de contracción a células musculares

Sinapsis

• Las neuronas envían mensajes a sus células blanco desde la neurona presináptica.

• Para enviar su mensaje, la neurona libera una sustancia química, un neurotransmisor.

• El neurotransmisor es liberado en sitios específicos llamados sinapsis

• Las moléculas de neurotransmisor se unen a receptores en la membrana de la neurona postsináptica.

SOLUCION:

• Conversación telefónica → Comunicación endocrina

• Hablar con personas durante una fiesta → Comunicación paracrina

• Anuncio en la radio → Señalización sináptica

• Hablar consigo mismo → Comunicación autocrina

2. ¿Qué entiende por transducción de la señal? Señale ejemplos.

Ejemplos de sistemas de transducción de señales son: el sistema GABA-receptor postsináptico del canal iónico de calcio, la vía de activación de células T mediada por receptor y la activación mediada por receptor de las fosfolipasas. Aquellos sistemas acoplados a la membrana de despolarización o a la liberación intracelular de calcio incluyen la activación de las funciones citotóxicas de los granulocitos mediada por receptor y la potenciación sináptica de la activación de las proteína quinasas. Algunas vías de transducción de señales pueden ser parte de vías mayores, por ejemplo la activación de proteína quinasas es parte de la vía de activación de las plaquetas

El calcio está almacenado dentro de orgánulos, normalmente en el retículo endoplásmico o retículo sarcoplásmico en las células musculares, donde está rodeado de moléculas parecidas a la calreticulina.

El receptor InsP3 puede transportar calcio a través de la interacción con inositoltrifosfato en la cara citoplasmática. Está formado por cuatro subunidades idénticas. El receptor rianodin, llamado así por el vegetal alcaloide rianodin, es similar al receptor del insP3 y estimula el transporte del calcio al interior del citoplasma por el reconocimiento del calcio en lugares citosólicos, de este modo se establece un mecanismo de retroalimentación, en el que una pequeña cantidad de calcio en el citosol cerca del receptor, puede provocar la liberación de más calcio. Esto es especialmente importante en neuronas y células musculares. En las células del corazón y del páncreas otro segundo mensajero, el ADP cíclico de ribosa, forma parte de la activación del receptor.El calcio está implicado en múltiples procesos como la contracción muscular, la liberación de neurotransmisores desde las terminaciones nerviosas, la visión en las células de la retina, proliferación, secreción, funcionamiento del

citoesqueleto, movimiento celular, expresión genética y metabolismo. Existen diferentes rutas por las que el calcio interviene como:

1. Regulación de Proteínas G.

2. Regulación de los receptores de tirosincinasa.

3. Regulación de canales iónicos.Existen dos caminos diferentes en los que el calcio puede regular proteínas:

1. Reconocimiento directo del calcio por la proteína

2. Unión del calcio al centro activo de una enzima.

Una de las interacciones mejor estudiadas del calcio con las proteínas es la regulación de la calmodulina por el calcio. La calmodulina por sí misma regula otras proteínas, o forma parte de grandes proteínas como por ejemplo la fosforilasa cinasa. El complejo calcio-calmodulina ejerce una función importante en la proliferación, mitosis y transducción de señal neuronal.

Óxido nitroso como segundo mensajero

El gas óxido nitroso (NO) es un radical libre que difunde a través de la membrana plasmática y afecta a las células vecinas. El NO se forma a partir de la arginina y el oxígeno por la enzima óxido nitroso sintetasa, con citrulina como sustrato. El NO funciona principalmente a través de receptores diana, la enzima soluble guanilato ciclasa, que cuando se activa produce el segundo mensajero guanosinmonofosfato cíclico (GMPc). El NO también puede actuar a través de la modificación covalente de proteínas o de su cofactor metálico. Algunas de estas modificaciones son reversibles y actúan a través de mecanismos de oxidación-reducción. En altas concentraciones el NO es tóxico, y se piensa que es el responsable de algunas lesiones después de un infarto. El NO realiza tres funciones principales:1. Relajación de los vasos sanguíneos.

2. Regulación de la exocitosis de neurotransmisores.

3. Respuesta celular inmune.

3. ¿Cómo el uso de una cascada de reacción resulta en la amplificación de una señal? ¿Cómo aumenta las posibilidades de regulación metabólica?

• En muchos procesos de transducción de señales se implican cada vez más en el evento un número creciente de enzimas y sustancias desde el inicio del estímulo, el cual parte desde la adhesión de un ligando al receptor de membrana, hasta la activación en el receptor, que convierte el estímulo en respuesta, la cual, dentro de la célula, provoca una cadena de pasos (cascada de señalización o ruta del segundo mensajero) cuyo resultado es la amplificación de la señal, es decir, que un pequeño estímulo provoca una gran respuesta celular.

• Las proteínas pueden amplificar la señal que reciben y producir grandes cantidades de pequeños mediadores intracelulares o activar un gran numero de copias de una proteína señalizadoras corriente abajo. De esta forma, un pequeño numero de moléculas señalizadoras extracelulares pueden provocar una gran respuesta intracelular. Cuando una cadena de transmisión tiene múltiples etapas de amplificación generalmente se la denomina CASCADA DE SEÑALIZACION.

4a. ¿Cuál es el mecanismo de la formación del segundo mensajero Inositol trifosfato (IP3)?

La ruta IP3 consiste en la activación de un receptor específico, que activa la proteina G y luego a la fosfolipasa C (fosfodiesterasa). Esta enzima toma PIP2 y lo transforma en IP3 + DAG. El IP3 estimula al reticulo endoplasmatico para liberar Calcio, el cual despues se une a calmodulina y entre ambos activan a otras proteínas. El IP3 formado es desfosforilado a IP2 y luego a IP1.

Paralelamente el DAG se une a la membrana plasmatica y activa a la PKC (proteina kinasa C).

. El IP3, es un producto hidrosoluble que difunde desde la membrana plasmática al retículo endoplásmico, donde se une a receptores específicos y a través de proteínas G produce la apertura masiva de canales de Ca, permitiendo la salida al citoplasma del calcio almacenado en el interior del retículo endoplásmico. Los niveles de Ca citoplasmático aumentan unas cien veces, actuando este ión como mensajero (que en este esquema correspondería a un tercer mensajero).

. La unión de determinados mensajeros a sus receptores desencadena otra cascada enzimática en la que el segundo mensajero es un derivado lipídico. Las proteínas G activan una enzima la fosfolipasa C, unida a las membranas celulares. La fosfolipasa utiliza como sustrato un fosfolípido de membrana, el fosfatidil-inositol-4,5, bisfosfato (PIP2) que se convierte en inositol-1,4,5- trifosfato (IP3) y diacilglicerol (DAG), ambos con funciones de 2º mensajero.

4b. ¿Cuál es la relación entre la formación de IP3 y una elevación de calcio intracelular?

El factor liberador de calcio en el huevo es el Inositol trifosfato (IP3). La acción del IP3 se da en el retículo endoplasmático, en donde se une a canales de calcio que dejan pasar una primera onda de iones. Esta primera onda se une a canales de calcio

sensibles a calcio; también localizados en el retículo endoplasmático, facilitando la liberación de una segunda onda de iones. Este fenómeno puede ocurrir sucesivamente como una reacción en cadena que provoca la liberación de grandes cantidades de calcio que se propaga por toda la célula. El calcio liberado por el IP3 es entonces suficiente para iniciar la onda de liberación del calcio requerido para la activación.

4c. ¿Cómo es que la concentración de calcio iónico (Ca+2) del citosol se mantiene a un nivel tan bajo?

La concentración sanguínea de calcio no indica directamente la cantidad de calcio óseo, sino que informa acerca de la cantidad de calcio que se encuentra circulando en la sangre.

Aquellas situaciones que rompan o alteren esta regulación del metabolismo del calcio pueden ocasionar aumentos o disminuciones inadecuadas (ya sean agudas o crónicas) de calcio, y producir sintomas de hipercalcemia (exceso) o de hipocalcemia (déficit).

Patología cardíaca asociada a alteraciones en el manejo intracelular del calcio

En los últimos años se han realizado nuevas investigaciones y se ha podido determinar de manera más clara, el papel fisiopatologico que juega el manejo inadecuado del calcio intracelular.Este conocimiento ha permitido una mejor comprensión sobre la presentación, la evolución y la respuesta a los medicamentos de estas enfermedades.

Sin embargo,es importante referirse a un punto que actualmente es motivo de gran investigación y controversia: ¿porqué si la concentración intracelular de calcio está constantemente aumentando de forma cíclica durante la sístole, no se desencadenan una serie de otros procesos intracelulares, que se han asociado a manejo inadecuado del calcio?. Muy recientemente, esta pregunta ha sido abordada por Wu15 y por Molkentin5 quienes postulan que el calcio tendría un papel en la contracción (global) y otro en la señalización intracelular (local). Dentro de las posibles explicaciones está la existencia de dos almacenes de Ca2+ diferentes: uno, presente en el RS, movilizado durante la contracción y el otro, aunque no está completamente definido, podría estar localizado en la membrana nuclear15. Aquí, la liberación de Ca2+ estaría determinada por receptores para el inositol trifosfato (IP3 ) presentes en la membrana nuclear, los cuales serían estimulados por aquellos mensajeros químicos que se unen a receptores en el sarcolema (GGPCRs) de los miocitos cardíacos y que terminan aumentando la producción y liberación de IP3.

El calcio liberado por efecto del IP3, formaría microambientes locales en los que se activa una cascada de eventos que incluyen a la kinasa II dependiente de calmodulina (CaMKII) y la salida del núcleo de la 5-deacetilasa de la histona (HDAC5). Esta última proteina normalmente actúa reprimiendo la activación transcripcional y favoreciendo la condensación del ADN. Cuando la HDAC5 es fosforilada por la CaMKII, sale del núcleo y con ello se activa la expresión de varios genes que determinan un programa de hipertrofia de los miocitos16. De esta manera, los miocitos podrían distinguir simultáneamente las señales globales de las locales, es decir las señales involucradas normalmente en el acople excitación-contracción de las señales que modulan la expresión genética.

5. Los receptores nucleares tienen un sitio de unión para una molécula señal y para una secuencia de ADN. ¿Cómo es posible que receptores nucleares idénticos en diferentes células puedan activar genes diferentes cuando se unen a una misma molécula señal?

A pesar de que diferentes tipos celulares tengan receptores intracelulares idénticos, el conjunto de genes que regula el receptor es diferente en cada tipo celular. Ello es debido a que generalmente, para que se active la transcripción de cada gen eucariota, es necesaria la unión de más de un tipo de proteína reguladora. Por ello, un receptor intracelular puede activar un gen solo si se produce la combinación adecuada de otras proteínas reguladoras de la expresión génica, siendo algunas de ellas específicas del tipo celular.

Fuentes bibliográficas

• Geoffrey M. Cooper, “La célula”, Ed. Marbán, España, 2001, pg. 523-540

• Audesirk, Teresa. Audesirk, Gerald, “Biología: La vida en la Tierra”, Ed. Pearson, México, 2008, pg. 82 a 95.

• Bruce Alberts, Dennis Bray, “Introducción a la Biología Celular”, Ed. Panamericana, Buenos Aires, 2007, pg. 532-559.

Fuentes electrónicas

• http://www.genomasur.com/lecturas/Guia07.htm

• http://biologia.laguia2000.com/biologia/comunicacion-celular

• http://prodanimal.fagro.edu.uy/cursos/AFA/TEORICOS/07%20-%20Comunicacion%20celular.pdf

• http://www.lookfordiagnosis.com/mesh_info.php?term=Comunicaci%C3%B3n+Paracrina&lang=2

• http://biolmol.fcien.edu.uy/materiales/clase_senales_1.09.pdf

• http://www.slideshare.net/casperion/comunicacion-celular