Regulación de la mitosis y la división celular; y su relación con el cáncer

La regulación de la mitosis y la división celular es, actualmente, un tema de particular interés para la biología celular.

El ciclo de vida de una célula, es el tiempo entre el comienzo de la interfase y el final de la citocinesis.

La división celular es una etapa en el ciclo de vida de una célula. Una vez que se completa la división, las nuevas células experimentan un período de crecimiento hasta que han duplicado su tamaño. Entonces, si una célula se va a reproducir, su ADN comenzará a replicarse. Cuando finaliza la replicación, la célula entra en otro período de crecimiento en el que se producen algunas de las estructuras necesarias para la mitosis. Finalmente, la célula sufre mitosis y división celular, y el ciclo de vida de la célula comienza nuevamente.

Vida útil de una célula

El período de tiempo entre divisiones celulares depende de muchas cosas. El ADN influye en cuánto tiempo vivirá una sola célula de un organismo. La frecuencia con la que una célula se divide en diferentes especies y en diferentes tejidos, varía. Por ejemplo, Ciertas bacterias se dividen cada 20 minutos. Algunas células de levadura lo hacen cada 2 horas. Las células en la punta de la raíz de ciertas plantas se dividen cada 14 horas. En humanos, las células de epidermis, por ejemplo, se dividen cada dos o tres semanas. Por otro lado, las células nerviosas tienen la vida útil más larga. Algunas células nerviosas dejan de dividirse después de los primeros meses de vida del bebé. Estas células pueden permanecer intactas durante toda la vida.

La edad de un organismo también afecta la frecuencia con que las células se dividen. Cuanto más joven es el organismo, más a menudo se repite el ciclo de mitosis y división celular. Las células en algunos embriones de animales se dividen cada 15 minutos. Sin embargo, la mayoría de las células en animales adultos viven de aproximadamente 8 horas a más de 100 días entre divisiones.

Límite de Hayflick 

Las células cultivadas en una caja de Petri se dividen solo un cierto número de veces, que es específico de la especie. Una célula humana se divide unas 50 veces. Este fenómeno, llamado límite de Hayflick (en honor a Leonard Hayflick), es como el reloj de división de una célula. Si una célula se congela después de dividirse 20 veces, continuará dividiéndose otras 30 veces una vez que se descongele. Este límite se mantendrá incluso si la célula ha estado congelada por años. Además, las células tomadas de personas mayores se dividen menos veces que las células de personas más jóvenes. 

En resumen, el límite de Hayflick es el número de duplicaciones que puede sufrir una célula eucariota antes de entrar en senescencia. La senescencia celular está relacionada con la muerte celular programada y es importante para suprimir la formación de células cancerosas.

Reguladores de crecimiento en células sanas

¿Qué hace que una célula sufra mitosis y división celular? La relación superficie / volumen impone un límite al crecimiento continuo de una célula. Una vez que se alcanza ese límite, la célula puede dividirse. La investigación sugiere que los cambios químicos en la célula contribuyen al inicio de la mitosis. Los científicos han descubierto químicos llamados factores de crecimiento que causan mitosis y división celular en algunas células animales.

Además de las condiciones que inician el crecimiento de las células, otros factores parecen inhibirlo. Por ejemplo, las células animales sanas que crecen en placas de Petri se dividen normalmente hasta que una sola capa de células densa cubre el fondo de la placa. Una vez que cada una de las células toca otra célula, todas dejan de dividirse. Esta característica se describe como inhibición de contacto que podría ser un factor que controla la mitosis y la división celular en células animales sanas.

División celular anormal

¿Qué ocurre si la regulación de la mitosis y la división celular no funciona? Ocasionalmente, una célula pierde la capacidad de responder a los factores que regulan su crecimiento. Tal célula continuará creciendo y dividiéndose de manera descontrolada. Las células creadas por división celular anormal también experimentan una división no regulada. Finalmente, se forma una masa densa de células anormales, o tumor.

Los tumores no siempre ponen en peligro la vida. Los tumores benignos, ocurren con bastante frecuencia. Un ejemplo de un tumor benigno es una verruga. Las verrugas se producen cuando un cierto tipo de virus invade las células de la piel y hace que se reproduzcan rápidamente. Aunque las verrugas son molestas, no son peligrosas. Los tumores también pueden desarrollarse dentro del cuerpo. El tejido mamario es un sitio común para el desarrollo de tumores. La mayoría de los tumores encontrados en el tejido mamario son benignos.

Los tumores benignos se caracterizan porque crecen en un área del cuerpo y no invaden otros tejidos; y porque pueden extirparse quirúrgicamente y el individuo afectado generalmente no sufre efectos nocivos. Sin embargo, si no se extirpa un tumor benigno, continuará creciendo. Pueden ser muy dolorosos o interferir con la función normal de un órgano.

Otra forma de tumor, llamada tumor maligno, es potencialmente mortal. Los tumores malignos son peligrosos porque las células del tumor no permanecen en un área. Pueden migrar e invadir otro tejido. Los tumores malignos se pueden extirpar quirúrgicamente, pero su reaparición es impredecible. Los tumores de mama malignos matan a más de 20 000 mujeres por año.

Las células malignas pueden ingresar al torrente sanguíneo y propagarse rápidamente por todo el cuerpo. A esto se le llama metástasis.

regulación de la mitosis y la división celular
La regulación de la mitosis y la división celular, son fundamentales para la salud de los tejidos.

Cáncer

El cáncer es una condición en la cual las células malignas invaden y destruyen los tejidos del cuerpo. Sin tratamiento, el cáncer suele ser mortal. Una de cada cuatro personas desarrollará cáncer. Se reconocen más de 100 tipos diferentes de cáncer. Las células cancerosas no se dividen necesariamente más rápido que las células sanas, pero siguen dividiéndose. Una célula cancerosa que crece en una placa de Petri se divide mucho más allá del límite normal de 50 divisiones. Cada tipo tiene una causa diferente y puede afectar al cuerpo de manera diferente.

Entre los tipos más comunes de cáncer se encuentran el cáncer de pulmón, mama, próstata y colon-rectal. Cada una de estas enfermedades es estimulada por un agente cancerígeno o carcinógeno. Se han descubierto tres grupos principales de carcinógenos: radiación, virus y productos químicos. Todos estos carcinógenos atacan el ADN. Por ejemplo, la exposición excesiva a la radiación ultravioleta del sol puede romper el ADN de las células de la piel. Si estas rupturas interrumpen un gen que controla la división celular, las células afectadas pueden volverse cancerosas.

Ciertos virus causan cáncer al insertar su propio ADN directamente en el de una célula. El ADN defectuoso no responde a los reguladores normales del crecimiento y la división celular. Por ejemplo, el virus del papiloma humano, está relacionado con el cáncer cervical.

La investigación ha demostrado que ciertas sustancias químicas atacan los pares de bases en el ADN de muchas células. Estas reacciones alteran ligeramente la estructura de algunos pares de bases. La próxima vez que el ADN se replique, las nuevas bases no se emparejarán con precisión con las antiguas. Si esto ocurre en un gen que controla la división celular, puede provocar cáncer. Por ejemplo, los componentes del cigarrillo asociados a cáncer pulmonar.

Características de las células cancerosas

  • Absorben nutrientes a un ritmo más rápido que las células normales, y secretan sustancias que promueven el crecimiento de los vasos sanguíneos a su alrededor.
  • Se agrupan en tejidos sanos y compiten por espacio y nutrientes con tejidos sanos.
  • No se adhieren entre sí como lo hacen las células normales. Las células cancerosas se separan del grupo principal. Luego son transportados en el torrente sanguíneo donde continúan dividiéndose sin control. Finalmente, estas células cancerosas se alojan en otros tejidos.
  • Se dividen de forma ilimitada, aumentado el número total de células cancerosas dentro del tejido sano. Finalmente, las células normales mueren y son reemplazadas por más células cancerosas. En este punto, un órgano completo puede dejar de funcionar correctamente.
  • Tienen formas y tamaños irregulares, cantidades inusuales de nucléolos y estructuras mitóticas anormales.
  • Se dividen antes de madurar y tienden a crecer unas sobre otras, aparentemente sin ser afectadas por la inhibición de contacto.

Se están realizando muchas investigaciones para obtener más información sobre las causas, la prevención y la cura del cáncer. Por esto, es importante comprender los mecanismos de regulación de la mitosis y la división celular.

Taller de lectura

  1. ¿Qué es el ciclo de vida de una célula?
  2. Describa, en detalle, el ciclo de vida de una célula.
  3. ¿Cómo influye el ADN en el tiempo entre divisiones celulares?
  4. Escriba 5 ejemplos de la frecuencia con la que se dividen las células.
  5. ¿Qué influencia tiene la edad de un organismo, en la frecuencia con que se dividen las células?
  6. ¿Cuántas veces se dividen las células humanas?
  7. ¿Qué es el límite de Hayflick?
  8. ¿Con qué está relacionada la senescencia?
  9. ¿Cómo influyen la relación superficie / volumen, los cambios químicos y la inhibición de contacto, en la regulación del crecimiento de las células?
  10. ¿Qué ocurre cuando una célula pierde la capacidad de responder a los factores que regulan su crecimiento?
  11. ¿Qué es un tumor benigno? Escriba dos ejemplos.
  12. Escriba dos características de los tumores benignos.
  13. ¿Qué pasa si no se extirpa un tumor benigno?
  14. Escriba tres características de los tumores malignos y dé un ejemplo.
  15. ¿Qué es el cáncer y cuántos tipos de cáncer se reconocen?
  16. ¿Cuáles son los tipos de cáncer más comunes?
  17. ¿Cuáles son los tres grupos principales de carcinógenos? Escriba un ejemplo de cada uno.
  18. Escriba las 6 características de las células cancerosas.