Diferenciación celular

Prof. Héctor Cisternas R.

La diferenciación celular es el proceso por el cual las células adquieren una forma y una función determinada, durante el desarrollo embrionario o durante la existencia de un organismo pluricelular, especializándose en un tipo celular.

La diferenciación puede afectar a los cambios de numerosos aspectos de la estructura y la fisiología de la célula como:

el tamaño,

la forma,

la polaridad,

la actividad metabólica,

la sensibilidad a ciertas señales y

la expresión de genes.

Todas estos aspectos pueden ser modificados durante la diferenciación.

Las células madres de los mamíferos se pueden clasificar, según su destino, en tres categorías:

las células madre embrionarias (células ES), las células madre adultas (células AS), y las células madre germinales.

Una célula capaz de diferenciarse en todos los tipos celulares de un organismo se llama totipotente. En los mamíferos, solo el cigoto y las células embrionarias tempranas son totipotentes.

Las células capaces de diferenciarse en varios tipos celulares se conocen como pluripotentes. Estas células se llaman células madre en los animales y células meristemáticas en las plantas superiores.

Las células multipotentes son las que pueden formar muy pocos o sólo un tipo de célula particular. También se conocen como ‘células madres comprometidas o adultas’.

El desarrollo se inicia cuando un espermatozoide fecunda un óvulo y crea una sola célula , el cigoto, que puede potencialmente formar un organismo completo.

En el humano, durante la primera hora después de la fecundación, el cigoto se divide en varias células idénticas. Alrededor de 4 horas después de la fecundación, y tras varios ciclos celulares, estas células comienzan a especializarse y a formar una esfera denominada blastocisto.

En el proceso de gastrulación, las células de la masa interna generan tres capas germinales:

el ectodermo,

el mesodermo, y

el endodermo,

que son las precursoras de todos los tejidos del nuevo organismo.

Todas las células madres germinales están destinadas a la formación de gametos (óvulos y espermatozoides) y son las únicas capaces de transmitir su material genético a las generaciones siguientes.

Las células somáticas (o especializadas) son aquellas células que forman el conjunto de tejidos de un organismo, son procedentes de células madre adultas originadas durante el desarrollo embrionario y sufren un proceso de proliferación celular, diferenciación celular y, muchas de ellas, apoptosis.

Las células somáticas especializadas se derivan de células madres adultas y pueden diferenciarse en:

a) células terminalmente diferenciadas a las que salen del ciclo celular tras la mitosis y entran en un estadio de función diferenciada continua, la fase GO, o bien,

b) células proliferantes facultativas que entran en fase GO pero mantienen la capacidad para reincorporarse en el ciclo celular bajo estímulos adecuados.

Durante la diferenciación la morfología de las células cambia dramáticamente, pero el material genético (genoma) permanece, en general, inalterable.

Durante la diferenciación, ciertos genes son expresados mientras que otros son reprimidos.

Este proceso es intrínsecamente regulado gracias al material epigenético de las células. Epigenético se refiere a fenómenos no son mutaciones pero que hacen variar la expresión de un gen.

Los genes Hox conforman una subfamilia de la familia homeobox y son uno de los conjuntos de genes más implicados en el desarrollo embrionario. Los genes HOX actúan en el control maestro del desarrollo de los organismos multicelulares, centrándose su acción en la regulación de la morfogénesis y diferenciación celular durante el desarrollo en animales, plantas y algunos hongos.

A medida que las células se diferencian, el número de tipos celulares que pueden producir disminuye, llamándose este fenómeno especialización.

El glóbulo rojo es resultado

de una especialización.

En el fenómeno de desdiferenciación las células relativamente especializadas pueden volver a ser menos especializadas.

Este mecanismo está limitado durante la diferenciación por el material epigenético que lo modifica irreversiblemente.

En las neoplasias, el concepto de diferenciación se refiere al grado de especialización de las células cancerosas.

Una célula neoplásica indiferenciada, es una célula más primitiva que aquellas del tejido del cual proviene y por ende, con mayor capacidad mitótica.

Fin