Cuando la célula se enfrenta a situaciones que ponen en peligro su estructura y su función normal, experimenta alteraciones adaptativas que permiten la supervivencia y el mantenimiento de la función. Las lesiones y la muerte de la célula sólo se producen cuando la agresión es abrumadora o la reparación es ineficiente.
Adaptación Celular
Las células se adaptan a las alteraciones del medio interno del mismo modo que el organismo en conjunto se adapta a las alteraciones del medio externo. La actuación celular se cumple mediante alteraciones del tamaño, el número y el tipo. Estas modificaciones, solas o combinadas, pueden conducir a la atrofia, la hipertrofia, la hiperplasia, la metaplasia o la displasia. Las respuestas celulares adaptativas también comprenden la acumulación intracelular y el almacenamiento de productos en cantidades anormales.
La adaptación celular es mediada por numerosos mecanismos moleculares, incluso factores producidos por las propias células como por otras. Estos mecanismos dependen en gran medida de señales transmitidas por mensajeros químicos que ejercen sus efectos a través de las alteraciones de la función de los genes. En términos generales, los genes expresados en las células pertenecen a dos categorías: genes constitutivos, necesarios para la función normal de una célula, y genes que determinan las características que diferencian a un tipo celular dado.
En muchas respuestas celulares adaptativas, la expresión de los genes de diferenciación está alterada y permanece inalterada la de los genes constitutivos. Esto permite que una célula pueda modificar su tamaño y su forma sin que se comprometa su función normal. Las respuestas celulares activas normales son consecuencia de la necesidad y de estímulos adecuados. Una vez que desaparece el estado de necesidad, la respuesta objetiva cesa.
Atrofia
En situaciones en las que existe una disminución de las demandas de trabajo o condiciones ambientales adversas, la mayoría de las células tiene la capacidad de disminuir su tamaño y pasar a un nivel de función más reducida y eficiente compatible con la supervivencia. Esta disminución del tamaño celular se denomina atrofia. Las células atróficas reducen el consumo de oxígeno y diversas funciones celulares mediante una disminución de la cantidad y el tamaño de sus organelas y otras estructuras. En las células atróficas disminuye el número de mitocondrias, miofilamentos y retículo endoplasmático. Dependiendo del número de células, este proceso puede afectar la totalidad del tejido o del músculo.
Las causas generales de la atrofia pueden agruparse en cinco categorías:
- Falta de uso
- Denervación
- Pérdida de la estimulación endocrina
- Nutrición deficiente
- Isquemia o disminución del flujo sanguíneo
Un ejemplo extremo de atrofia por desuso sería el músculo esquelético tras el tratamiento con un yeso durante un tiempo prolongado. Como la atrofia es un proceso adaptativo reversible, el tamaño del músculo se recuperará después de la extracción del yeso y la reutilización del mismo. En el caso de la denervación, esta afecta principalmente los músculos de las extremidades que se encuentran paralizadas. La falta de estimulación endocrina induce una modalidad de atrofia por desuso. En las mujeres, por ejemplo, la pérdida de estimulación estrogénica durante la menopausia conduce a alteraciones atróficas de los órganos reproductores. En el caso de la nutrición deficiente y la reducción del flujo sanguíneo, se observa una disminución del tamaño y los requerimientos energéticos celulares como mecanismo de supervivencia celular.
Hipertrofia
El término hipertrofia designa un aumento del tamaño celular y el incremento resultante de la masa tisular funcionante. Es el resultado de un aumento de la carga de trabajo impuesta a un órgano o una parte corporal y se observa con frecuencia en los tejidos cardíaco y muscular esquelético, los cuales no pueden adaptarse a un aumento de la carga de trabajo a través de la división mitótica y la formación de un número mayor de células. La hipertrofia implica un incremento en los componentes funcionales de la célula que permite alcanzar un equilibrio entre la demanda y la respuesta funcional.
La hipertrofia puede ser fisiológica o patológica. El aumento de la masa muscular, producto del ejercicio físico intenso, produce una hipertrofia fisiológica. La hipertrofia patológica es consecuencia de diversas enfermedades y puede ser adaptativa o compensadora. Por ejemplo, en la hipertensión se produce una hipertrofia adaptativa. En cambio, en situaciones como la ablación de un riñón, la masa renal residual aumenta el tamaño para compensar la pérdida funcional.
Independientemente del mecanismo desencadenante, con el tiempo se alcanza un límite a partir del cual el aumento del tamaño de la masa tisular ya no logra compensar el aumento de la carga de trabajo. Es posible que los factores limitantes de la hipertrofia se relacionen con restricciones de flujo sanguíneo. Los resultados de distintas investigaciones sugieren que ciertas moléculas de señalización podrían regular la expresión genética y, de ese modo, controlar el tamaño y el ensamblado de las proteínas contráctiles en las células miocárdicas hipertróficas.
Hiperplasia
El término hiperplasia designa un aumento del número de células de un órgano o tejido. La hiperplasia se produce en tejidos con células capaces de división mitótica, como la epidermis, el epitelio intestinal y el tejido glandular. Las células nerviosas, musculares esqueléticas y cardíacas no se dividen y, en consecuencia, carecen de la capacidad de crecimiento hiperplásico. La hiperplasia es un proceso controlado que tiene lugar en respuesta a un estímulo apropiado y se interrumpe cuando éste desaparece.
Los estímulos que inducen hiperplasia pueden ser fisiológicos o no fisiológicos. Existen dos tipos frecuentes de hiperplasia fisiológica: hormonal y compensadora. El aumento de las mamas y el útero durante el embarazo es un ejemplo de hiperplasia fisiológica resultante de la estimulación estrogénica. La regeneración hepática después de una hepatectomía parcial es un ejemplo de hiperplasia compensadora.
Aunque la hipertrofia y la hiperplasia son dos procesos distintos, pueden tener lugar simultáneamente y a menudo son desencadenados por un mecanismo común. Por ejemplo, el útero grávido experimenta al mismo tiempo hipertrofia e hiperplasia como consecuencia de la estimulación estrogénica. La mayoría de las hiperplasias no fisiológicas se deben a la estimulación hormonal excesiva o al efecto de factores de crecimiento sobre los tejidos efectores. La producción excesiva de estrógenos puede inducir hiperplasia endometrial con alteraciones del sangrado menstrual. Las verrugas cutáneas son un ejemplo de hiperplasia causada por factores de crecimiento producidos por ciertos virus, como el virus del papiloma humano.
Metaplasia
La metaplasia es una alteración reversible en la que un tipo de célula adulta, ya sea epitelial o mesenquimatosa, es reemplazada por otra. La metaplasia se produce en general como una respuesta a la irritación y la inflamación crónica, y permite el reemplazo de células más frágiles por células más capacitadas para la supervivencia en circunstancias en las cuales aquellas sucumbirían.
Un ejemplo de metaplasia es el reemplazo adaptativo del epitelio cilíndrico ciliado por células epiteliales escamosas estratificadas en la tráquea y las vías respiratorias de los fumadores habituales. Si bien en estas condiciones el epitelio escamoso tiene una mayor capacidad de supervivencia, la modificación celular determina la pérdida de la función protectora respiratoria del epitelio ciliado. Además, la exposición persistente a los factores que inducen metaplasia puede llevar a la transformación cancerosa del epitelio metaplásico.
Displasia
La displasia se caracteriza por el crecimiento desorganizado de un tejido específico, que determina la formación de células de tamaño, forma y organización variables. Los grados menores de displasia se asocian a la irritación o la inflamación crónica. Esto se observa con mayor frecuencia en áreas del epitelio escamoso metaplásico del tracto respiratorio y el cuello del útero.
Aunque la displasia es anormal, constituye un mecanismo adaptativo en la medida que potencialmente puede revertirse después de la desaparición del estímulo irritante. La displasia se considera una transformación precursora del cáncer. Con el uso del Papanicolaou, se comprobó que en el cáncer de útero se desarrolla una serie de alteraciones progresivas del epitelio, que van desde la displasia intensa hasta el cáncer invasivo. Sin embargo, la displasia es un proceso de adaptación y, en consecuencia, no siempre conduce al cáncer. En muchas oportunidades, las células displásicas recuperan la estructura y la función previa.
Depósitos Intracelulares
Las acumulaciones intracelulares consisten en el almacenamiento de sustancias que las células no pueden utilizar de una forma inmediata. Generalmente, estas sustancias se acumulan en el citoplasma, preferentemente en los lisosomas. Éstas pueden tratarse de sustancias anormales producidas en las células, mientras que en otras oportunidades se almacenan materiales exógenos producto de procesos patológicos desde otros lugares del organismo.
Se pueden dividir en tres categorías:
- Sustancias corporales normales como lípidos, proteínas, carbohidratos, melanina o bilirrubina
- Productos endógenos anormales resultantes de defectos metabólicos hereditarios
- Productos exógenos como agentes ambientales y pigmentos, los cuales no pueden ser degradados por la célula
La acumulación de sustancias celulares normales tiene lugar cuando las células elaboran una sustancia dada con una velocidad que supera a la de su degradación metabólica o eliminación. La acumulación anormal tiene lugar cuando aumenta la oferta de ácidos grasos ligados al hígado, como en la inanición y la diabetes mellitus, o en presencia de una alteración metabólica de los lípidos, como sucede en el alcoholismo. La acumulación intracelular puede ser consecuencia también de trastornos genéticos que interfieren con el metabolismo de sustancias específicas.
Los pigmentos son colorantes susceptibles de acumularse en las células. Pueden ser endógenos, es decir, provenientes del organismo, o exógenos. La ictericia se caracteriza por la coloración amarillenta de los tejidos procedentes de la retención de bilirrubina, un pigmento biliar. La ictericia puede ser consecuencia de un aumento en la producción de bilirrubina por la destrucción acelerada de los glóbulos rojos, de la obstrucción del conducto biliar que vehicula la bilis hacia el intestino o de enfermedades tóxicas que limitan la capacidad hepática de eliminar bilirrubina de la sangre.
Uno de los pigmentos exógenos más frecuentes es el carbón en forma de partículas. En los trabajadores de las minas o en las personas expuestas a un medio ambiente muy contaminado, la acumulación de partículas de carbón ennegrece el tejido pulmonar y puede provocar una enfermedad pulmonar grave. Los tatuajes consisten en la introducción de pigmentos insolubles en el interior de las células; estos son incorporados por los macrófagos y persisten en su interior durante toda la vida.
La importancia clínica de la acumulación intracelular depende de la causa y la gravedad del trastorno subyacente. La acumulación de lipofuscina y una degeneración grasa leve no afectan la función celular. Algunos trastornos, como la hiperbilirrubinemia, son reversibles. Otros estados, como las enfermedades por almacenamiento de glucógeno, producen depósitos que resultan en alteraciones funcionales y trastornos de la fisiología normal.
Calcificaciones Patológicas
Las calcificaciones patológicas consisten en el depósito anormal de sales de calcio en los tejidos, junto con cantidades más pequeñas de hierro, magnesio y otros minerales. Estos depósitos reciben el nombre de calcificación distrófica cuando tiene lugar en tejidos inviables o en vías de inviabilidad, y de calcificación metastásica cuando se producen en tejidos normales.
Calcificación Distrófica
La calcificación distrófica es el depósito macroscópico de sales de calcio en los tejidos dañados. En la patogenia de la calcificación distrófica, interviene la formación intracelular de fosfato de calcio cristalino. Los componentes de los depósitos cálcicos derivan de cuerpos celulares muertos o deteriorados, de la circulación sanguínea y del líquido intersticial. Se observa frecuentemente en lesiones ateromatosas de la ateroesclerosis avanzada, en zonas dañadas de la aorta y en vasos sanguíneos de gran calibre, además de válvulas cardíacas lesionadas. Por ejemplo, una calcificación de la válvula aórtica es una etiología común de estenosis aórtica en personas de edad avanzada.
Calcificación Metastásica
A diferencia de la distrófica, que tiene lugar en tejidos dañados, la calcificación metastásica se produce en tejidos normales como consecuencia de un aumento de la concentración sérica de calcio o hipercalcemia. Las principales causas de hipercalcemia son el hiperparatiroidismo, sea primario o secundario a la retención de fosfato en la insuficiencia renal; el aumento de la movilización de calcio, como en la enfermedad de Paget; el cáncer con lesiones metastásicas óseas; y la intoxicación con vitamina D.
Lesión y Muerte Celular
Las células pueden sufrir daños por diversos mecanismos, como traumatismos físicos, exposición a temperaturas extremas, lesiones eléctricas, exposición a sustancias químicas nocivas, radiaciones, acción de agentes biológicos y factores nutricionales. La mayoría de los agentes deletéreos ejercen sus efectos por la producción exagerada de radicales libres, la interferencia con la oferta o el consumo de oxígeno o los efectos destructivos de la liberación descontrolada de calcio intracelular.