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Diferenciación celular
Prof. Héctor Cisternas R.
La diferenciación celular es el proceso por el cual las células
adquieren una forma y una función determinada, durante el
desarrollo embrionario o durante la existencia de un organismo
pluricelular, especializándose en un tipo celular.
La diferenciación puede afectar a los cambios de numerosos
aspectos de la estructura y la fisiología de la célula como:
el tamaño,
la forma,
la polaridad,
la actividad metabólica,
la sensibilidad a ciertas señales y
la expresión de genes.
Todas estos aspectos pueden ser modificados durante la
diferenciación.
Las células madres de los mamíferos se pueden clasificar,
según su destino, en tres categorías:
las células madre embrionarias (células ES),
las células madre adultas (células AS), y
las células madre germinales.
Una célula capaz de diferenciarse en todos los tipos celulares
de un organismo se llama totipotente. En los mamíferos, solo el
cigoto y las células embrionarias tempranas son totipotentes.
Las células capaces de diferenciarse en varios tipos celulares se
conocen como pluripotentes. Estas células se llaman células
madre en los animales y células meristemáticas en las plantas
superiores.
Las células multipotentes son las que pueden formar muy
pocos o sólo un tipo de célula particular. También se conocen
como ‘células madres comprometidas o adultas’.
El desarrollo se inicia cuando un espermatozoide fecunda un
óvulo y crea una sola célula , el cigoto, que puede
potencialmente formar un organismo completo.
En el humano, durante la primera hora después de la
fecundación, el cigoto se divide en varias células idénticas.
Alrededor de 4 horas después de la fecundación, y tras varios
ciclos celulares, estas células comienzan a especializarse y a
formar una esfera denominada blastocisto.
En el proceso de
gastrulación, las células de la masa
interna generan tres capas
germinales:
el ectodermo,
el mesodermo, y
el endodermo,
que son las precursoras de todos los
tejidos del nuevo organismo.
Todas las células madres germinales están destinadas a la
formación de gametos (óvulos y espermatozoides) y son las
únicas capaces de transmitir su material genético a las
generaciones siguientes.
Las células somáticas (o especializadas) son aquellas células
que forman el conjunto de tejidos de un organismo, son
procedentes de células madre adultas originadas durante el
desarrollo embrionario y sufren un proceso de proliferación
celular, diferenciación celular y, muchas de ellas, apoptosis.
Las células somáticas especializadas se derivan de células
madres adultas y pueden diferenciarse en:
a) células terminalmente diferenciadas a las que salen del
ciclo celular tras la mitosis y entran en un estadio de
función diferenciada continua, la fase GO, o bien,
b) células proliferantes facultativas que entran en fase GO
pero mantienen la capacidad para reincorporarse en el ciclo
celular bajo estímulos adecuados.
Durante la diferenciación la morfología de las células cambia
dramáticamente, pero el material genético (genoma)
permanece, en general, inalterable.
Durante la diferenciación, ciertos genes son expresados
mientras que otros son reprimidos.
Este proceso es intrínsecamente regulado gracias al
material epigenético de las células. Epigenético se refiere a
fenómenos no son mutaciones pero que hacen variar la
expresión de un gen.
Los genes Hox conforman una subfamilia de la familia homeobox y son uno
de los conjuntos de genes más implicados en el desarrollo embrionario. Los
genes HOX actúan en el control maestro del desarrollo de los organismos
multicelulares, centrándose su acción en la regulación de la morfogénesis y
diferenciación celular durante el desarrollo en animales, plantas y algunos
hongos.
A medida que las células se diferencian, el número de tipos
celulares que pueden producir disminuye, llamándose este
fenómeno especialización.
El glóbulo rojo es resultado
de una especialización.
En el fenómeno de desdiferenciación las células relativamente
especializadas pueden volver a ser menos especializadas.
Este mecanismo está limitado durante la diferenciación por el
material epigenético que lo modifica irreversiblemente.
En las neoplasias, el concepto de diferenciación se refiere al
grado de especialización de las células cancerosas.
Una célula neoplásica indiferenciada, es una célula más
primitiva que aquellas del tejido del cual proviene y por ende,
con mayor capacidad mitótica.
Fin