(Ciencias de Joseleg)(Biología)(Introducción y biología celular)(Biología de tejidos y cáncer)(Introducción)(Tejidos animales)(Tejidos vegetales)(Ciclo celular y la estabilidad de los tejidos)(La matriz extracelular)(Células cancerígenas)(El cáncer)(Prevención y tratamiento del cáncer)(Referencias bibliográficas)(Documento versión word)
La
estructura de las células, los tejidos y los órganos que componen ayudan
directamente a la función de un individuo multicelular. Un dicho común en
biología es "estructura igual a función", lo que significa que la
estructura de un órgano (y, por tanto, los tejidos y las células que lo
componen) dictan su función. Por ejemplo, el intestino delgado funciona en la
absorción de nutrientes del tracto digestivo. Cuanto mayor sea el área de
superficie de cada celda, más absorción puede ocurrir. Algunas células
intestinales tienen áreas cubiertas de microvellosidades (pequeñas proyecciones
similares a dedos que son extensiones de la membrana plasmática) que aumentan
el área de superficie de la célula, aumentando así las áreas donde puede
ocurrir la absorción, sin aumentar el tamaño total de la célula. Una célula de
músculo esquelético tiene una disposición interna de fibras contráctiles que
pueden deslizarse una sobre la otra cuando la célula se contrae, en lugar de
tener una disposición de fibras que se curvarían o torcerían para que ocurra
una contracción. Esta estructura celular permite que todo el tejido muscular se
contraiga, sin desgaste de las fibras que podría aumentar la posibilidad de
daño.
A partir de los muchos tipos diferentes de células animales,
los biólogos han podido categorizar los tejidos animales en solo cuatro tipos
principales:
·
El tejido epitelial (epitelio) cubre las
superficies corporales y las líneas de las cavidades corporales.
·
El tejido conectivo se une y sostiene las partes
del cuerpo.
·
El tejido muscular mueve el cuerpo y sus partes.
El tejido nervioso recibe estímulos y conduce impulsos
nerviosos.
Figura 1. Tipos de tejidos
epiteliales.
El tejido epitelial, también
llamado epitelio, forma los revestimientos externos y los revestimientos
internos de muchos órganos y cubre toda la superficie del cuerpo. Por lo tanto,
para que una sustancia entre o salga del cuerpo, por ejemplo, en el tracto
digestivo, los pulmones o el tracto genital, debe atravesar un tejido
epitelial. Las células epiteliales se adhieren unas a otras, pero un epitelio
generalmente tiene solo una capa de células de grosor. Esto permite que un
epitelio sirva para una función protectora, ya que las sustancias tienen que
pasar a través de las células epiteliales para alcanzar un tejido debajo de
ellas.
Las células epiteliales
difieren en forma.
El epitelio cuboidal
Que recubre los túbulos
renales y la luz (cavidad) de una porción del riñón, contiene células en forma
de cubo que tienen aproximadamente la misma altura que el ancho.
El epitelio columnar
tiene células que se asemejan
a pilares o columnas rectangulares, con núcleos generalmente ubicados cerca del
fondo de cada célula. El epitelio columnar recubre porciones de la luz del
tracto digestivo. Además de la
diferencia de forma, las células epiteliales se pueden clasificar por el número
de capas que estas células producen en los tejidos. Una capa que tiene solo un
grosor de celda se conoce como simple.
Múltiples capas de células se llaman estratificadas
Epitelio pseudoestratificado
es una clasificación especial en la que el tejido parece tener múltiples capas
de células, pero en realidad tiene solo una. Esto normalmente se encuentra en
las células columnares, donde los núcleos de las células, en lugar de estar
todos cerca del fondo de cada célula, están en varias ubicaciones en cada
celda, dando la apariencia de múltiples capas. El epitelio pseudoestratificado
recubre la tráquea (tráquea), donde la mucosidad secretada por algunas de sus
células atrapa las partículas extrañas y el movimiento ascendente de los cilios
sobre otras células lleva la mucosidad a la parte posterior de la garganta,
donde puede ser tragada o expulsada. Fumar puede causar un cambio en la
producción y secreción de moco e inhibir la acción ciliar, lo que resulta en una
afección inflamatoria llamada bronquitis crónica.
El epitelio escamoso
Como el que recubre los vasos
sanguíneos y las áreas de intercambio gaseoso en los pulmones, se compone de
células delgadas y aplanadas. La región externa de la piel, llamada epidermis,
es un epitelio escamoso estratificado en el que las células se han reforzado
con queratina, una proteína que proporciona resistencia e impermeabilización.
La estructura estratificada de este epitelio permite que la piel proteja al
cuerpo de lesiones, sequedad y posible invasión de patógenos (virus y
bacterias).
Las células epiteliales son los componentes principales de
las glándulas, que producen y secretan productos (principalmente hormonas). Por
ejemplo, cada célula caliciforme que secreta mucosidad en el revestimiento del
tracto digestivo es una glándula unicelular que produce moco que protege el
tracto digestivo de los jugos gástricos ácidos. En el páncreas, las células
especiales forman glándulas que secretan las hormonas responsables de mantener
los niveles de glucosa en la sangre.
Figura 2. Las glándulas exocrinas tienen conductos que llevan desde el
tejido hasta el exterior del cuerpo, y las endocrinas descargan al torrente
sanguíneo.
Las células del tejido epitelial pueden atravesar la mitosis con frecuencia y rapidez, razón por la cual se encuentra en lugares que tienen mucho desgaste. Esta característica es particularmente útil a lo largo del tracto digestivo, donde las partículas de alimentos y las enzimas pueden dañar el revestimiento. Ingerir una papa frita y tener un borde filoso que raspa el esófago es una lesión típica que puede sanar rápidamente debido al recubrimiento de las células epiteliales del tracto digestivo.
Figura 3. El tejido epitelial glandular puede tener diversos grados de
especialización, desde simples placas en el epitelio, hasta glándulas
especializadas en saco, sean exocrinas o endocrinas.
El hígado, que está compuesto de células de origen
epitelial, puede regenerar partes completas de sí mismo que se han eliminado
debido a una lesión o cirugía. Pero hay que pagar un precio por la capacidad
del tejido epitelial para dividirse constantemente; es más probable que los
epitelios se vuelvan cancerosos, especialmente cuando se someten a contacto con
agentes irritantes como el alcohol o los vapores de combustión como los emitidos por el carbón, el cigarrillo, la marihuana y en general por la quema de cualquier sustancia orgánica. Los cánceres de
tejido epitelial en el tracto digestivo, los pulmones y las mamas se llaman
carcinomas.
Las células epiteliales están muy juntas, por lo que
normalmente no se describe que tengan una matriz extracelular, sin embargo,
esto puede ser engañoso, especialmente si solo tomamos en cuenta su anatomía.
Fisiológicamente, todos los epitelios se protegen a sí mismos por medio de
capas de fluidos segregados por sí mismos, compuestos por proteínas y lípidos
con diversas funciones especializadas, algunos protegen contra agentes
abrasivos mecánicos, y otros contra ácidos y enzimas digestivas. Lo que sucede
es que estos fluidos protectores no se denominan matriz, sino que tienen un
nombre especial, se llaman mucosidad o moco.
Los muchos tipos de tejido conectivo están involucrados en las estructuras de unión del cuerpo y proporcionan soporte y protección.
Figura 4. Los tejidos conectivos forman el lineamiento de muchos órganos y
sistemas, y sus funciones individuales están condicionadas por la naturaleza de
su matriz extracelular.
Como regla general, las células del tejido conectivo están
ampliamente separadas por una matriz, un material no celular que varía de
sólido a semifluido a líquido. La matriz generalmente tiene fibras,
notablemente, fibras de colágeno. El colágeno, utilizado principalmente para el
soporte estructural, es la proteína más común en el cuerpo humano, lo que le da
una idea de la prevalencia del tejido conectivo, la disminución del colágeno o
la adición de otras sustancias a este altera las propiedades de fluidez de la
matriz, y por ende la función del tejido conectivo, por ejemplo, una matriz
extremadamente fluida permite transportar sustancias como en el caso de la
sangre, y una matriz dura como la roca puede servir para dar forma y proteger
como en el caso del hueso.
Consideremos primero el tejido conectivo fibroso laxo y
luego comparemos los otros tipos con él. Este tejido se encuentra debajo de un
epitelio y lo conecta a los otros tejidos dentro de un órgano. También forma
una cubierta protectora para muchos órganos internos, como músculos, vasos
sanguíneos y nervios. Sus células se llaman fibroblastos porque producen una
matriz que contiene fibras, incluidas fibras de colágeno y fibras elásticas,
que se estiran bajo tensión y vuelven a su forma original cuando se liberan. La
presencia de tejido conectivo fibroso laxo en las paredes de los pulmones y las
arterias proporciona a estos órganos elasticidad, la capacidad de expandirse y
luego volver a su forma original sin daño.
El tejido adiposo es un tipo de tejido conectivo laxo en el
cual los fibroblastos aumentan de tamaño y almacenan grasa, y hay una matriz
limitada. El tejido adiposo se encuentra debajo de la piel y alrededor de los
órganos, como el corazón y los riñones, donde amortigua los impactos,
protegiendo los órganos y sirviendo como almacenamiento de energía a largo
plazo.
En comparación con el tejido conectivo fibroso laxo, el
tejido conectivo fibroso denso contiene más fibras de colágeno, que se empaquetan
muy juntas. Este tipo de tejido tiene funciones más específicas que el tejido
conectivo fibroso suelto. Por ejemplo, el tejido conectivo fibroso denso se
encuentra en los tendones, que conectan los músculos esqueléticos a los huesos,
y en los ligamentos, que conectan los huesos con otros huesos en las
articulaciones.
En el cartílago, las células se encuentran en pequeñas
cavidades abiertas llamadas lagunas, separadas por una matriz que es semisólida
pero flexible. El cartílago hialino, el tipo más común de cartílago, contiene
solo fibras de colágeno muy finas. La matriz tiene una apariencia blanca y
translúcida cuando está sin teñir. El cartílago hialino se encuentra en la
nariz y en los extremos de los huesos largos y las costillas, y forma anillos
en las paredes de las vías respiratorias. El esqueleto fetal humano también
está hecho de este tipo de cartílago, lo que facilita que el bebé pase por el
canal de parto. La mayor parte del cartílago es luego reemplazado por hueso. Los
peces cartilaginosos, como los tiburones, tienen un esqueleto cartilaginoso
durante toda su vida.
El hueso es el tejido conectivo más rígido. Consiste en una
matriz extremadamente dura de sales inorgánicas, principalmente sales de
calcio, que se depositan alrededor de las fibras de colágeno. Las sales
inorgánicas dan rigidez ósea, y las fibras de colágeno proporcionan elasticidad
y resistencia, al igual que las barras de acero en concreto reforzado. Las
sales inorgánicas encontradas en el hueso también actúan como almacenamiento de
iones de calcio y fosfato para todo el cuerpo. El hueso compacto, el tipo de
hueso más común en los humanos, consiste en unidades estructurales cilíndricas
llamadas osteones. El canal central de cada osteón está rodeado por anillos de
matriz dura. Las células óseas están ubicadas en lagunas entre los anillos de
la matriz. Los vasos sanguíneos en el canal central transportan nutrientes que
permiten que el hueso se renueve a sí mismo.
La sangre se compone de varios tipos de células suspendidas
en una matriz líquida llamada plasma. Aunque la sangre es líquida, es un tejido
conectivo por definición; consiste en células dentro de una matriz. La sangre
tiene muchas funciones para la homeostasis general del cuerpo. Transporta nutrientes
y oxígeno a las células y elimina sus desechos. Ayuda a distribuir calor y
juega un papel en el equilibrio de fluidos, iones y pH. Además, varios
componentes de la sangre nos ayudan a protegernos de las enfermedades, y la
capacidad de coagulación de la sangre previene la pérdida de fluidos vitales.
Glóbulos rojos
La sangre contiene tres elementos formados: glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas. Los glóbulos rojos son células pequeñas, bicóncavas, en forma de disco, sin núcleo. La presencia del pigmento rojo hemoglobina hace que las células se vuelvan rojas, y también hace que la sangre en conjunto sea roja. La hemoglobina se une al oxígeno y permite que los glóbulos rojos transporten oxígeno a las células del cuerpo.
Figura 5. Glóbulos rojos bajo el microscopio óptico.
Glóbulos blancos
Los glóbulos blancos se pueden distinguir de los glóbulos
rojos por el hecho de que generalmente son más grandes, tienen un núcleo y
parecen translúcidos sin mancharse. Los glóbulos blancos combaten la infección
de dos maneras principales:
·
Algunos son fagocitosis y envuelven a los
patógenos infecciosos como si fueran amebas;
· otros producen anticuerpos, moléculas que se combinan con sustancias extrañas para inactivarlas.
Figura 6. Los glóbulos blancos se llaman así porque forman una capa de nata
cuando se centrifuga la sangre, pero en la realidad no incoloros, y cuando se
los colorea con pigmentos, estos pigmentos son purpúreos. En esta rarísima foto
que equivale a ganarse la lotería están los glóbulos blancos, de izquierda a
derecha: neutrófilo, monocito, basófilo, linfocito, y eosinófilo.
Plaquetas
Las plaquetas son otro componente de la sangre, pero no son
células completas; más bien, son fragmentos de células gigantes llamadas
megacariocitos presentes solo en la médula ósea. Cuando se daña un vaso
sanguíneo, las plaquetas forman un tapón que sella el vaso; junto con los
tejidos lesionados, las plaquetas liberan moléculas que ayudan al proceso de
coagulación. Nuevamente la función de la plaqueta es impensable sin la matriz
extracelular, ya que por sí mismas no tienen la masa para tapar una herida, lo
que hacen es reclutar proteínas de fibrina en el torrente creando una nueva
matriz más densa llamada coagulo, es el coagulo como una submatriz extracelular
de emergencia y rápida formación la que genera la función de la plaqueta.
El tejido muscular y el tejido nervioso trabajan juntos para permitir que los animales se muevan. El tejido muscular contiene filamentos de proteína contráctil, llamados filamentos de actina y miosina, que interactúan para producir movimiento. Los tres tipos de músculos vertebrados son esqueléticos, cardíacos y lisos.
Figura 7. El tejido muscular puede dividirse de acuerdo a la organización
de sus células, el más especializado es el musculo esquelético dado que aquí
las células se fusionan en bandas muy largas con múltiples núcleos.
Las fibras del citoesqueleto en las células musculares son
altamente especializadas y son las que permiten que la célula se contraiga,
pero que una célula sola se contraiga sería algo irrelevante, las células en
toda una fila deben contraerse al tiempo, y para ello se requiere que, en
efecto todas las células se activen al tiempo y que todas estén físicamente
conectadas, lo anterior implica que el citoesqueleto de estas células es
continuo interna y externamente, permitiendo anclajes mecánicos que permiten la
función general del tejido, por ende aunque las células están estrechamente
empacadas, la matriz extracelular es muy especializada, ya que esta involucra
las proteínas de acoplamiento entre células musculares, además de un flujo de
sustancias, especialmente glucosa y gases metabólicos. Esta estructura básica
se encuentra en el músculo liso, el músculo esquelético a desechado casi toda
la matriz ya que sus fibras urgen no del acople de células linealmente, sino de
la fusión de células linealmente, lo que genera una gran célula larga llamada
fibra con múltiples núcleos.
El músculo esquelético, que funciona bajo movimiento
voluntario, está unido por los tendones a los huesos del esqueleto, y cuando se
contrae, los huesos se mueven. La contracción del músculo esquelético, estando bajo
control voluntario, ocurre más rápido que en los otros dos tipos de músculos.
Las células del músculo esquelético, llamadas fibras, son cilíndricas y
bastante largas; a veces recorren toda la longitud del músculo. Surgen durante
el desarrollo cuando varias células se fusionan, lo que da como resultado una
fibra con múltiples núcleos. Los núcleos están ubicados en el borde de la
célula, justo dentro de la membrana plasmática. Las fibras tienen bandas
alternas claras y oscuras que corren a través de la célula, dándoles una
apariencia estriada. Estas bandas se deben a la disposición de filamentos de
actina y filamentos de miosina en la célula.
El músculo cardíaco se encuentra solo en las paredes del
corazón, y su contracción bombea sangre y explica los latidos del corazón. Al
igual que el músculo esquelético, el músculo cardíaco tiene estrías, pero la
contracción del corazón es autorítmica (ocurre a un ritmo determinado) e
involuntaria. Las células del músculo cardíaco también difieren de las células
del músculo esquelético en que tienen un único núcleo central colocado. Las
células están ramificadas y aparentemente fusionadas entre sí. El corazón
parece estar compuesto de una gran masa interconectada de células musculares.
En realidad, las células del músculo cardíaco son separadas e individuales,
pero están ligadas de extremo a extremo en los discos intercalados, áreas donde
las membranas plasmáticas plegadas permiten que el impulso de contracción se
propague de una célula a otra. La matriz extracelular aquí se basa en los
puntos de acople mecánico célula a célula.
El músculo liso recibe su nombre porque las células carecen
de estrías. Las células con forma de huso forman capas en las que la porción
media gruesa de una celda está opuesta a los extremos delgados de las células
adyacentes. En consecuencia, los núcleos forman un patrón irregular en el
tejido. Al igual que el músculo cardíaco, el músculo liso es involuntario. El
músculo liso también se denomina a veces músculo visceral porque se encuentra
en las paredes de las vísceras (intestinos, estómago y otros órganos internos)
y los vasos sanguíneos. El músculo liso se contrae más lentamente que el
músculo esquelético, pero puede permanecer contraído por más tiempo. Cuando el músculo
liso de los intestinos se contrae, la comida se mueve a lo largo de la luz.
Cuando el músculo liso de los vasos sanguíneos se contrae, los vasos sanguíneos
se estrechan, lo que ayuda a aumentar la presión sanguínea. Este movimiento de
contracción de las vísceras se denomina peristalsis.
El tejido nervioso coordina las funciones de las partes del
cuerpo y permite que un animal responda a ambientes externos e internos. El
sistema nervioso depende de:
·
Entrada de información sensorial,
·
integración de la información sensorial para
evaluar su naturaleza y,
·
Respuesta funcional acorde al estímulo.
Los nervios conducen impulsos desde los receptores sensoriales, como los receptores del dolor en la piel, hasta la médula espinal y el cerebro, donde ocurre la integración. El fenómeno llamado sensación solo ocurre en el cerebro, sin embargo. Los nervios conducen los impulsos nerviosos desde la médula espinal y el cerebro hasta los músculos y glándulas, lo que provoca que se contraigan o secreten en respuesta. De esta forma, se logra una respuesta coordinada a los estímulos internos y externos.
Figura 8. El tejido nervioso es complejo y caótico, pero es el que se
encarga de organizar las respuestas voluntarias e involuntarias a una gran
variedad de estímulos.
Una célula nerviosa se llama neurona. Cada neurona tiene
tres partes: dendritas, un cuerpo celular y un axón. Una dendrita es una
extensión del cuerpo de la célula neuronal que conduce señales hacia el cuerpo
de la célula. El cuerpo celular contiene la mayor concentración del citoplasma
y el núcleo de la neurona. Un axón es una extensión que conduce los impulsos
nerviosos desde el cuerpo de la célula neuronal a otras células. El cerebro y
la médula espinal contienen muchas neuronas, mientras que los nervios contienen
solo haces de axones de neuronas. Las dendritas y los cuerpos celulares de
estas neuronas se encuentran en la médula espinal o el cerebro, según si el
nervio es un nervio espinal o un nervio craneal.
Además de las neuronas, el tejido nervioso contiene células
gliales también llamadas neuroglias, células que sostienen y nutren las
neuronas. Superan en número a las neuronas nueve a uno y ocupan más de la mitad
del volumen del cerebro. Aunque su función principal es el apoyo, actualmente
se están llevando a cabo investigaciones para determinar la cantidad de
neuroglias que contribuye directamente a la función cerebral. Las células de
Schwann son un tipo de neuroglias que rodea fibras nerviosas largas dentro de
los nervios, formando una capa protectora en los axones llamada vaina de
mielina. La presencia de vainas de mielina aísla el axón y, por lo tanto,
permite que los impulsos nerviosos viajen mucho más rápidamente en toda su
longitud.
Finalmente, la función nerviosa es impensable sin su matriz,
la matriz extracelular neuronal, y de la interacción neurona y músculo está
llena de neurotransmisores diluidos en el fluido, los neurotransmisores son
mensajeros químicos, generalmente de corto alcance, que permiten la comunicación
entre las células. Mucho del funcionamiento neuronal, y especialmente, del
funcionamiento de las adicciones, está mediado por el funcionamiento de los
neurotransmisores.
Son las fronteras que separan un tipo de tejido de otro. La membrana basal es una capa de matriz extracelular de sostén y de un pequeño espesor variable, que se encuentra en la base de los tejidos epiteliales.
Figura 9. En esta imagen podemos apreciar 1. Células epiteliales externas;
2. Membrana basal; 3. Celulas epiteliales internas o endotelios; 4. Tejidos
conjuntivos; 5. Fibroblastos.
Es compleja de ver a microscopio óptico (MO) si se tiñe con
Hematoxilina-eosina (HE) ya que se tiñe de la misma forma que el tejido
conjuntivo subyacente. Sin embargo, con la tinción del ácido peryódico de
Schiff o (PAS) podemos diferenciarla perfectamente ya que uno de sus
componentes son los polisacáridos que, con esta tinción adquieren un
característico color fucsia. Las impregnaciones argénticas también la muestran
bien. Al microscopio electrónico (ME) se pueden apreciar varias capas:
·
Lámina basal, esta capa exhibe una red de
filamentos finos de 3nm a 4nm, compuestos por lamininas, una molécula de
colágeno tipo IV y diversos proteoglicanos y glucoproteínas. Gracias a nuevas
técnicas de preparación para la microscopía electrónica, el examen microscópico
electrónico de tales especímenes permite comprobar que la lámina basal está
compuesta por la lámina lúcida y la lámina densa.
o
Lámina lúcida, Situada entre la lámina basal
(lámina densa) y la célula epitelial.
o
Lámina densa
·
Lámina reticular, con fibras más densas y
reticulares, colágenos tipo IV, III y VII así como una gran cantidad de
proteínas (como la laminina, glucoproteína de unión también presente en las
integrinas que adhiere los distintos componentes) y polisacáridos.
Los adipocitos, las células musculares y las nerviosas
aparecen a menudo recubiertas de lámina basal y en ocasiones también de lámina
reticular. Ésta estructura pasa a llamarse lámina externa.
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