Biología Celular: Señalización Celular Parte I, Ucav Universidad Católica de Ávila

BIOLOGÍA CELULAR

Señalización celular Parte I

GRADO EN FARMACIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE ÁVILA Miquel Sendra (profesor)+

Tipos de señalización celular

Receptores intracitoplasmáticos

Receptores de superficie celular

Receptores con actividad enzimática

Migración celular

Estrategias de señalización celular

Existe un amplio repertorio de moléculas de señalización que o son secretadas o se expresan en la superficie celular, las cuales se unen despues a receptores expresados en otras células, integrando y coordinando así las funciones de las distintas células individuales que constituyen organismos tan complejos como nosotros.

La unión de la mayoría de estas moléculas señalizadoras a sus receptores provoca una cascada de reacciones intracelulares que son las que regulan, en gran medida, los diferentes aspectos del comportamiento celular, incluyendo su metabolismo, la motilidad, la proliferación, su supervivencia y la diferenciación. A través de la expresión génica o modificación de proteínas.

El objetivo por tanto de la señalización, es regular la fisiología celular, permitiendo el funcionamiento coordinado de las células.

Secreción de moléculas

La célula emisora de la señal (célula señalizadora) secreta al medio externo una molecula que es reconocida por receptores específicos de la célula que recibe la señal (célula diana). Puede ser:

• Señalización paracrina: es de tipo local, es decir, a corta distancia, donde la molecula señal se reconoce por una célula diana de distinta estirpe que la célula que emite la señal
• Señalización autocrina: es de tipo local, la molécula señal se reconoce por una célula diana del mismo tipo que la célula señalizadora, o incluso, puede ser ella misma la célula diana.

00 Autocrino 00 Paracrino 0 Vaso sanguíneo Hormonal 00 Por contacto directo Mediado por neurotransmisores

Secreción de moléculas: Señalización hormonal y por neurotransmisores

• Señalización hormonal (o endocrina): las señales son hormonas. Las células secretoras se conocen con el nombre de células endocrinas. Son células especializadas en la secreción hormonal que pertenecen a órganos endocrinos. Las hormonas viajan por el torrente circulatorio hasta llegar a la célula diana, que suele estar en lugares alejados de la célula secretora.
• Señalización por medio de neurotransmisores: característico de neuronas. Los neurotransmisores son moléculas pequeñas hidrofilas que, tras ser liberadas al espacio sinaptico, se unen a los receptores de la célula diana (otra neurona u otro tipo especializado) para causar un determinado efecto.

00 Autocrino 00 Paracrino Vaso sanguíneo Hormonal 0.0 Por contacto directo Mediado por neurotransmisores

Secreción de moléculas: Señalización a través de mediadores locales

Los factores que intervienen en este tipo de señalización suelen tener gran potencial de estimulación y, por tanto, son secretadas al medio externo a muy bajas concentraciones. En general, estas moléculas se destruyen muy rápido tras la señalización.

Los mediadores locales son:

• Factores de crecimiento. Citoquinas.
• Eicosanoides.
• Algunos gases (ej. Óxido nítrico, NO - Vasodilatacion ).

Factores de crecimiento

Son polipéptidos producidos por diferentes tipos celulares que regulan la proliferación en las células de un tejido. Algunos de los principales factores de crecimiento son:

• Factor de crecimiento epidérmico (EGF): estimula la proliferación de células epiteliales
• Factores de crecimiento de los fibroblastos (FGF): favorecen el crecimiento de los fibroblastos, las células endoteliales y otros tipos celulares derivados del mesodermo
• Factor de crecimiento semejante a la insulina tipo 1 (IGF-1): estimula la proliferación de muchos tipos celulares derivados de las tres capas embrionarias
• Factor de crecimiento derivado de las plaquetas (PDFG): estimula la proliferación de células musculares lisas y endoteliales, fibroblastos, etc.

Factores de crecimiento adicionales

• Factor de crecimiento transformante a (TGF-a): efecto parecido a EGF. Actúa a través del receptor de EGF.
• Factor de crecimiento transformante $ (TFG-B): estimula la proliferación de células derivadas del mesodermo, como las células del estroma de los tejidos. Inhibe la proliferación de células epiteliales y neuroectodérmicas.
• Factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF): estimula la proliferación de las células endoteliales de los vasos.

Factores de crecimiento y angiogénesis

A B sFlt-1 PIGF VEGF sFlt-1 VEGFR1 VEGFR2 H Y951 Cytosol Y1175 Proliferation Migration Angiogenesis Neuronal survival Vascular remodeling O O 5 O O O Angiogenesis O+

Factores de crecimiento y patologías

Las diferentes células que componen un tejido producen un conjunto de factores de crecimiento que promueven o frenan la proliferación celular.

Como consecuencia del papel clave que tienen los factores de crecimiento en el control de la población celular de un tejido, la alteración en la regulación de las moléculas puede originar distintas patologías, como el cancer. Durante la carcinogenesis de muchos tumores epiteliales, las células cancerosas aumentan su producción de distintos factores de crecimiento (como EGF), así como el numero de receptores de membrana de estos factores, favoreciendo una proliferación anormalmente aumentada. A la vez, tiene lugar una insensibilización de las células tumorales frente a factores que en situación normal frenan el crecimiento (como TFG-(). Además, los tumores en desarrollo aumentan su producción de factores angiogenicos, como VEGF, para permitir una mejor irrigación sanguínea que nutra las células tumorales.

Gases: Óxido Nítrico (NO)

El NO participa en muchos procesos señalizadores de los sistemas nervioso, inmunitario y cardiovascular.

En el sistema cardiovascular, la cantidad de flujo sanguíneo está regulada por el calibre de algunos vasos (principalmente arteriolas). La pared vascular tiene una capa de músculo liso que rodea externamente a las células endoteliales, que tapizan la pared interna del vaso y están en contacto directo con la sangre. Cuando las células musculares se contraen, el calibre del vaso disminuye (vasoconstricción) y el flujo sanguíneo que circula por ellas disminuye. Cuando las células musculares se relajan, el flujo aumenta (vasodilatación). Las terminaciones nerviosas que inervan los vasos producen el neurotransmisor acetilcolina. La union al receptor produce una cascada de señales intracelulares que dan lugar a la activación de la enzima óxido nítrico sintasa.

Producción y acción del Óxido Nítrico

La óxido nítrico sintasa cataliza la producción de NO a partir del aa arginina, oxígeno y el poder reductor del NADPH. Una vez sintetizado, el NO difunde fuera de la célula endotelial y llega a las células musculares vecinas que recubren el endotelio, actuando como mediador local.

El NO tiene una vida muy corta (5-10 segundos) puesto que se transforma en nitritos y nitratos muy rápido al reaccionar con el O2 y el H2O, perdiendo así su actividad señalizadora.

Acetilcolina Ï Receptor Guanilato ciclasa IP GTP Ca+2/calmodulina 1 Fosfodiesterasa Sintasa de NO GMPc y Arginina Citrulina Célula endotelial Célula muscular Relajación muscular Vasodilatación Arteriola RESPUESTA CELULAR NO