En las células el tamaño importa

Células del cerebelo. Atlas histológico UJA.

Antonio Alba Robles. Divulgación Científica en Biología Celular. Proyecto de Innovación y Mejora Docente de la Universidad de Jaén.

La unidad básica de la vida es la célula. De modo general, podemos decir que hay dos grandes grupos de células: eucariotas y procariotas.

La principal diferencia entre ellas es que en las eucariotas podemos encontrar el núcleo celular, un orgánulo con membrana que alberga y protege el material hereditario, el ADN. En general, las procariotas carecen de orgánulos membranosos.

Los organismos procariotas, como las bacterias y las arqueas, están formados por una sola célula. Sin embargo, las células eucariotas son la unidad básica de los organismos multicelulares como los animales, las plantas y los hongos, aunque también existen eucariotas de una sola célula, como las amebas y las levaduras.

El tamaño importa

Algo que llama la atención es el diferente tamaño entre las células procariotas y las eucariotas. Las procariotas son, por lo general, mucho más pequeñas. Pero ¿por qué?

La respuesta está en que el menor tamaño de las procariotas permite que las moléculas se difundan mejor por su interior, como los iones y los nutrientes que capturan o las sustancias que debe eliminar. En las células eucariotas, estos procesos se localizan en estructuras llamadas orgánulos.

Además, el pequeño tamaño de las células procariotas ayuda a que se dividan mucho y rápidamente. Por el contrario, las células eucariotas se dividen menos y su división depende de su función y de los tejidos en los que se encuentra. Incluso hay células eucariotas que no se dividen, como la mayoría de las neuronas.

Bacterias gigantes

¿Son todas las células procariotas más pequeñas que las células eucariotas? Como casi todo en la naturaleza, depende. Una célula procariota mide tan sólo una millonésima de metro, y una eucariota entre 10 y 100 veces más. Pero hay excepciones.

No hace mucho se ha descubierto la existencia de una bacteria gigante. Su tamaño es de, aproximadamente, 1 cm. Esta bacteria es más grande que algunos animales multicelulares, como por ejemplo los nematodos, que apenas llegan a los 3 milímetros.

¿Qué determina el tamaño de nuestras células?

El tamaño de una célula se define por su forma y por el espacio que ocupa su contenido, el llamado citoplasma. La membrana celular es la estructura que delimita el interior de la célula con su entorno.

En la especie humana, y en la gran mayoría de especies pluricelulares, las células tienen morfologías muy variadas y funciones muy diferentes unas de otras. Es más, el tamaño y la forma que tienen las células están estrechamente relacionada con las tareas que estas desempeñan.

Por ejemplo, una célula de la sangre, como un linfocito, es esférica y mide unas ocho millonésimas de metro, mientras que el cuerpo principal (el soma) de una neurona de forma piramidal del cerebro mide diez veces más.

La relación entre la estructura y la función

La encargada de dar forma y tamaño a las células es la evolución. Así, los diferentes tipos de células han ido surgiendo con el aumento en el número, la variedad y la complejidad de los procesos fisiológicos que ocurren en los organismos a lo largo de la escala filogenética.

Uno de los principios más importantes en la biología es la relación que existe entre la estructura y la función, sea una célula o una parte del cuerpo. Es decir, si no existe una estructura con una forma y unos componentes concretos, no puede ocurrir la función.

Puesto que un linfocito es pequeño y esférico, puede desplazarse por el sistema circulatorio y llegar a donde sea requerido para actuar como célula del sistema inmune. Y que una neurona se conecte con otros cientos o miles de neuronas depende de la presencia de su estructura ramificada (dendritas y axones).

Como dato curioso, hay neuronas en nuestro cuerpo que pueden llegar a medir más de un metro de longitud. Por ejemplo, aquellas cuya parte principal (el soma) se encuentra a nivel de la médula espinal y cuyas terminaciones neuronales controlan el movimiento de un músculo del pie.

Cómo hacer que nuestras células luchen contra el cáncer

Células de cáncer de mama. Imagen de dominio público obtenida por el Dr. Cecil Fox. National Cancer Institute. National Institutes of Health, USA.

Iván Rodríguez Arévalo. Divulgación Científica en Biología Celular. Proyecto de Innovación y Mejora Docente de la Universidad de Jaén.

El cáncer es una enfermedad que se produce cuando las células se dividen sin control alguno e invaden los tejidos de nuestro organismo. La gravedad puede depender tanto de los tejidos y órganos que invada como de la capacidad de las células cancerígenas de llegar incluso a zonas del cuerpo muy distantes de su lugar de origen.

Nuestro principal mecanismo de defensa frente a enfermedades, sobre todo las debidas a agentes externos como virus, hongos y bacterias, es el sistema inmune. Este sistema está formado por un complejo entramado de moléculas, células, tejidos y órganos que pueden reconocer lo extraño frente a lo propio.

Como las células cancerígenas pertenecen a nuestro propio organismo, los componentes del sistema inmune no las reconocen. Esto es debido a unas moléculas que actúan a modo de DNI celular, que son propias y diferentes para cada persona. De modo general, se agrupan en el denominado complejo principal de histocompatibilidad (histo = tejido) y de ahí la dificultad de encontrar órganos compatibles en los trasplantes.

Reeducar a los linfocitos T

Los linfocitos T son un tipo de células del sistema inmune que pueden reconocer lo extraño frente a lo propio y combatirlo. Puesto que estos linfocitos no atacan a las células cancerígenas, al reconocerlas como propias, en la lucha contra el cáncer se están diseñando unas moléculas llamadas CAR (de las siglas en inglés para receptores de antígenos tumorales), que detectan a componentes específicos del tumor. Con ello, ayudan a los linfocitos T a reconocer a las células cancerosas para que actúen contra ellas.

Las primeras CAR que se diseñaron sólo producían una respuesta débil en la lucha contra el cáncer. Sin embargo, las CAR de segunda, tercera y cuarta generación presentan una estructura que permiten que el linfocito T reconozca mejor a la célula tumoral. Estos nuevos y potentes complejos moleculares son los llamados “CAR dependientes de adaptador”. Además, con esta terapia se intenta que un mismo linfocito pueda reconocer varios tipos de tumores, lo que supone una mayor protección.

El problema de los tumores sólidos

El tratamiento con CAR funciona bien en pacientes con tumores sanguíneos, en los que las células están en un entorno líquido. Pero cuando los tumores son sólidos, pueden crear un ambiente mucho más adverso para ser reconocidos.

Por ejemplo, las células malignas pueden producir el llamado factor de crecimiento transformante, que hace que determinadas células del sistema inmune, en concreto los macrófagos, cambien su función y en lugar de activar nuestras defensas las desactiven.

Afortunadamente, se está diseñando otro tipo de CAR, en este caso para que reconozca a este factor de crecimiento. Así, un linfocito T que encuentre al CAR unido al factor podrá atacar al tumor que lo libera.

También se están desarrollando sistemas que permitan que los linfocitos, además de liberar las toxinas (citotoxinas) que producen para acabar con los invasores, también sean capaces de atacar a las células cancerosas con un complejo CAR-citotoxina que penetre en los tumores sólidos y actúe desde dentro.

Activando a otras células luchadoras

Otras células del sistema inmune, como los macrófagos y las células NK, también son objeto de estudio en este tipo de terapias en la lucha contra el cáncer.

Los macrófagos y las células NK pertenecen al sistema inmune y son capaces de reconocer y destruir a los invasores. Además, los macrófagos pueden ayudar a otras células, como los linfocitos, a reconocer a lo extraño.

Se están generando tanto macrófagos como células NK modificadas genéticamente con el fin de que muestren en su membrana moléculas CAR, lo que aumenta su eficacia como agentes antitumorales.

Aún queda camino por recorrer en el diseño de este tipo de terapias, y en la evaluación de su efectividad y seguridad, pero no cabe duda de que los resultados son prometedores.